中斷系統(tǒng)

請(qǐng)?jiān)O(shè)想一個(gè)場(chǎng)景：你正在公司碼字，上司說開會(huì)。你有兩個(gè)選擇，一是繼續(xù)碼字，二是去會(huì)議室開會(huì)。大腦大概率會(huì)停下手頭工作，轉(zhuǎn)去開會(huì)。這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷。假設(shè)沒有中斷系統(tǒng)，你會(huì)繼續(xù)碼字，結(jié)局會(huì)不太好看。這個(gè)世界缺少中斷系統(tǒng)，會(huì)變得不堪設(shè)想，人們只會(huì)把一件事做完做完才去做別的事。如果某人正在吃飯，廚房爐里的水沸騰，沒有中斷，這就可能釀成大禍。這只是中斷的一個(gè)小場(chǎng)景。中斷系統(tǒng)的重要性大家已經(jīng)知道了。單片機(jī)是一個(gè)微型處理器，也具有中斷系統(tǒng)，下面來介紹89c52的中斷系統(tǒng)。

定義

cpu在處理某一件事a時(shí)，發(fā)生了另一件事b，請(qǐng)求cpu迅速去處理（中斷發(fā)生）；cpu暫時(shí)停止當(dāng)前的工作（中斷響應(yīng)），轉(zhuǎn)去處理事件b（中斷服務(wù)）；待cpu將事件b處理完畢后，再回到原來事件a被中斷的地方繼續(xù)處理事件a（中斷返回）。流程圖如下

單片機(jī)中斷流程

中斷嵌套

當(dāng)CPU響應(yīng)某一中斷時(shí)，若有優(yōu)先權(quán)高的中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，則CPU能中斷正在進(jìn)行的中斷服務(wù)程序，并保留這個(gè)程序的斷點(diǎn)（類似于子程序嵌套），響應(yīng)高級(jí)中斷，高級(jí)中斷處理結(jié)束以后，再繼續(xù)進(jìn)行被中斷的中斷服務(wù)程序，這個(gè)過程稱為中斷嵌套。如果發(fā)出新的中斷請(qǐng)求的中斷源的優(yōu)先權(quán)級(jí)別與正在處理的中斷源同級(jí)或更低時(shí)，CPU不會(huì)響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求，直至正在處理的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才能去處理新的中斷請(qǐng)求。流程圖如下

中斷嵌套流程圖

結(jié)構(gòu)

看完中斷的知識(shí)點(diǎn)后，來了解一下中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

中斷系統(tǒng)有四個(gè)特殊功能寄存器

• 定時(shí)器控制寄存器TCON

• 串行口控制寄存器SCON

• 中斷允許寄存器IE

• 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

下面來各個(gè)擊破

定時(shí)器控制寄存器

定時(shí)器控制寄存器TCON在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為88H，位地址

為88H~8FH（低至高），可進(jìn)行位尋址（對(duì)為地址中的內(nèi)容進(jìn)行微操作的尋址方式稱為位尋址）。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，TCON全部被清零，其各位定義如下圖。

定時(shí)器控制寄存器

TF1：定時(shí)器 1 溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 溢出時(shí)，由 硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。

TR1：定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位， 由軟件置位/ 復(fù)位來開啟或關(guān)閉定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1。

TF0：定時(shí)器 0 溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 溢出時(shí)，由 硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。

TR0：定時(shí)器 0 運(yùn)行控制位，由 軟件置位/ 復(fù)位來開啟或關(guān)閉定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0。

IE1：外部中斷 1 跳變中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)檢測(cè)到 INT1 發(fā)生 1 到 0 的跳變時(shí)，由硬件置位硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷， 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。

IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式控制位，由 軟件置位或清零來選擇外部中斷 1 的跳變/電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求。IT1＝0 時(shí)，外部中斷 1 為電平觸發(fā)方式，當(dāng) INT1 輸入低電平時(shí)，置位 IE1。采用電平觸發(fā)方式時(shí)，外部中斷源必須保持低電平有效，直到該中斷被 CPU 響應(yīng)，同時(shí)在該中斷服務(wù)程序執(zhí)行完之前，外部中斷源必須被清除，否則將產(chǎn)生另一次中斷。IT1=1 時(shí)，外部中斷 1 為邊沿觸發(fā)方式，在對(duì) INT1 的相鄰兩次采樣中，如果一個(gè)周期中為高電平，接下來的周期為低電平，則置位 IE1，表示外部中斷 1 正在向 CPU 申請(qǐng)中斷。直到該中斷被CPU 響應(yīng)時(shí)，才被 硬件清零。

IE0：外部中斷 0 跳變中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)檢測(cè)到 INT1 發(fā)生 1 到 0 的跳變時(shí)，由硬件置位硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷， 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。

IT0：外部中斷 0 觸發(fā)方式控制位，應(yīng)用同 IT1。

串行口控制寄存器 SCON

串行口控制寄存器 SCON在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為98H，可位尋址。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，SCON全部被清零，各位定義如下。

串行口控制寄存器 SCON

SM0：串行口工作方式控制位。

SM1：串行口工作方式控制位，和 SM0 一起來選擇工作方式。

SM2：多機(jī)通信控制位。

REN：允許串行接收控制位。由軟件來設(shè)置，置 1 時(shí)允許接收，清零時(shí)禁止接收。

TB8：串行發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位，由設(shè)置 0 或者 1。

RB8：串行接收數(shù)據(jù)的第 9 位。

TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位，由片內(nèi)硬件在方式 0 串行發(fā)送第 8 位結(jié)束時(shí)置位，或在其它方式串行發(fā)送停止位的開始時(shí)置位。 在中斷服務(wù)程序中要清零才能發(fā)送下一次數(shù)據(jù)。

RI：接收中斷標(biāo)志位，由片內(nèi)硬件在方式 0 串行接收到第 8 位結(jié)束時(shí)置位，或在其它方式串行接收到停止位的中間時(shí)置位。 在中斷服務(wù)程序中要清零才能接收下一次數(shù)據(jù)。

中斷允許寄存器IE

中斷允許寄存器IE用來設(shè)定各中斷源的打開和關(guān)閉。IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為A8H.IE寄存器可位尋址。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，寄存器全部被清零，各位定義如下。

中斷允許寄存器IE

EA：CPU 的中斷開放標(biāo)志，EA＝1，開放所有中斷；EA＝0，屏蔽所有的中斷。

ET2：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 溢出中斷允許位，ET2＝1，允許 T2 中斷；ET2＝0，禁止T2中斷。在 C51 、S51 和 和 C2051 中沒有 T2 ，所以 C51 、S51 和 和 C2051 中的 IE 寄存器 ET2 位無定義。

ES：串行口中斷允許位。ES＝1，允許串行口中斷；ES＝0，禁止串行口中斷。

ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷允許位，ET1＝1，允許 T1 中斷；ET1＝0，禁止 T1中斷。

EX1：外部中斷 1 中斷允許位。EX1＝1，允許外部中斷 1 中斷；EX1＝0，禁止外部中斷 。

ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷允許位，ET0＝1，允許 T0 中斷；ET0＝0，禁止 T0中斷。

EX0：外部中斷 0 中斷允許位。EX0＝1，允許外部中斷 0 中斷；EX0＝0，禁止外部中斷 0 中斷。

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP字節(jié)地址為B8H，用來設(shè)定各中斷源屬于兩級(jí)中斷的哪一級(jí)。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP可位尋址。單片機(jī)復(fù)位時(shí)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP全部清零。

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

IP 中的某位如果為 1，則該位所對(duì)應(yīng)的中斷定義為高優(yōu)先級(jí)中斷；反之，IP 中的某位如果為 0，則該位所對(duì)應(yīng)的中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷（PT2、PS、PT1、PX1、PT0、PX0 分別對(duì)應(yīng)定時(shí)器 T2 中斷、串行口中斷、定時(shí)器 T1 中斷、外部中斷 1、定時(shí)器 T0 中斷、外部中斷 0）。 其中 PT2 位在 C51 、S51 和 和 C2051 中無定義。中斷優(yōu)先級(jí)如下。

中斷優(yōu)先級(jí)

這里解釋一下中斷優(yōu)先級(jí)，及同一時(shí)刻發(fā)生兩個(gè)中斷，那么先執(zhí)行哪個(gè)中斷？，取決于中斷源優(yōu)先級(jí)。

這些寄存器位置與功能并不需要強(qiáng)記，這些在數(shù)據(jù)手冊(cè)都會(huì)有說明，只要會(huì)用就行。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

看完寄存器，再來了解中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

看到電路圖不用害怕，慢慢看下去就會(huì)覺得不難。首先明白數(shù)據(jù)為1時(shí)，開關(guān)閉合，為0時(shí)，開關(guān)斷開。以T1定時(shí)器為中斷源來看一篇電路圖。

1.打開總中斷（EA），全局中斷允許位置1

2.打開定時(shí)器中斷，定時(shí)器中斷允許位置1

3.T1定時(shí)器數(shù)據(jù)溢出，引起TF1置1，申請(qǐng)中斷。

4.如果有兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生，判斷中斷優(yōu)先級(jí)，選擇發(fā)生哪個(gè)中斷請(qǐng)求

5.中斷請(qǐng)求

總結(jié)

單片機(jī)中斷系統(tǒng)已經(jīng)介紹完畢，相信大家或多或少都有理解一些內(nèi)容。只要認(rèn)真看完，這些都不是難事。僅僅一個(gè)中斷系統(tǒng)是完成不了什么的，它還需要其他如計(jì)數(shù)器，串口等等才能完成功能。