第五章中断系统2010春资料
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第五章中断系统第一节中断系统现代微机控制系统中,主要依靠中断机制实现对外界随机发生的事件做出及时处理。
所谓中断是指CPU暂时终止当前任务,转而处理突发事件,事件处理完成后,再回到原来被终止的地方,继续原来的工作。
1.中断相关概念中断源:引起中断的原因,中断申请的来源,中断源可以是I/O设备、故障、时钟、调试中人为进行的设置等。
中断响应过程:CPU暂时终止当前工作,转去处理事件的过程。
中断服务:对事件的处理过程。
中断返回:事件处理完毕,回到原来被中止的地方。
中断优先级:当有多个中断源同时向CPU申请中断时,CPU优先响应最需紧急处理的中断请求,处理完毕再响应优先级别较低的中断,中断优先级直接反映每个中断源的中断请求被CPU响应的优先程度。
中断嵌套:CPU响应了某一中断源的中断请求,并正在执行它的中断服务程序时,若有优先级更高的中断源提出中断请求,那么CPU将停止正在执行的中断服务程序,转而响应和处理优先级更高的中断服务程序,等处理完成后再执行原来的中断服务程序,这就是中断嵌套。
2.中断的应用中断的应用包括中断设置、中断请求,中断响应,中断处理、中断返回五个部分。
1)中断设置中断设置包括中断允许设置、中断优先级设置和外部中断触发方式设置3个部分。
中断允许控制寄存器IE用于设置中断允许或禁止;中断优先级控制寄存器IP用于设置中断优先级的高低;外部中断的触发方式可以通过特殊功能寄存器TCON进行设置。
2)中断请求5个中断源中2个为外部中断,3个为内部中断。
外部中断源①INT0 外部中断0请求,通过P3.2引脚引入,中断请求标志为IE0。
②INT1 外部中断1请求,通过P3.3引脚引入,中断请求标志为IE1。
内部中断源①T0 定时/计数器0溢出中断申请,中断请求标志为TF0。
②T1 定时/计数器1溢出中断申请,中断请求标志为TF1。
③TXD/RXD 串行口中断,当串行口发送或接收完一帧数据时,申请中断,发送中断请求标志为TI,接收中断请求标志为RI。
第五章中断系统中断概念的出现,是计算机系统结构设计中的重大变革中断是操作系统的物质基础中断技术实质是一种资源共享技术5.1 中断系统概述5.1.1 中断系统需要解决的问题几个概念:中断CPU执行主程序的过程中,外部或内部事件通过硬件打断程序的执行,使其转向执行为处理该事件的中断服务程序,完成中断服务程序后,CPU继续原来被打断的程序,这样一个过程称为中断中断请求中断响应中断处理中断返回图5-1 中断响应过程中断源能产生中断的各种事件中断优先级中断被CPU优先响应的等级当有几个中断源同时..申请中断时;或者,当CPU正在执行某中断源的服务程序,又有另一中断源申请中断时,CPU根据优先级决定如何处理优先级规则:高级可打断低级中断嵌套优先级高的中断源打断CPU正在处理的优先级低的中断服务程序,待完成了高级中断服务程序之后,再继续被打断的低级中断服务程序中断系统需要解决的问题:断点保护获取中断向量允许控制优先级控制5.1.2 中断的主要功能实现快速CPU 与慢速外设的速度配合 实现实时控制实现故障的及时发现及处理实现人机联系5.2 89C51中断系统图5-480C51的中断系统结构示意图5.2.1 中断源5个中断源2个优先级外部中断2个INT0__________ INT1__________引脚电平变化定时/计数器 2个T0 T1计数到(溢出)串行口1个TXD 发送完RXD 接收到5.2.2 中断矢量中断入口地址表5-1 中断矢量地址中断源 中断入口地址INT0_________ 0003HT0 000BHINT1_________ 0013HT1 001BH串行口 0023H T2* 002BH通常在中断入口地址处写一条跳转指令,跳转至中断服务程序5.3 中断的控制5.3.1 中断标志TCON (88H) 定时/计数器控制寄存器TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0 IT0 外部中断0触发方式控制位0:低电平1:下降沿IT1 外部中断1触发方式控制位0:低电平1:下降沿IE0 外部中断0中断标志位1:申请中断IE1 外部中断1中断标志位1:申请中断TF0 定时/计数器0中断标志位1:申请中断TF1 定时/计数器1中断标志位1:申请中断SCON (98H) 串行口控制寄存器TI RI TI 串行口发送中断标志位1:申请中断RI 串行口接收中断标志位1:申请中断5.3.2 中断允许控制IE (0A8H) 中断允许控制寄存器EA - - ES ET1 EX1 ET0 EX0 EX0 外部中断0中断允许位1:中断允许ET0 定时/计数器0中断允许位1:中断允许EX1 外部中断1中断允许位1:中断允许ET0 定时/计数器0中断允许位1:中断允许ES 串行口中断允许位1:中断允许EA 中断总允许位1:中断允许[例]允许T0、T1中断,禁止其他中断MOV IE, #10001010BSETB ET0SETB ET1 SETB EA5.3.3 中断优先级IP (0B8H) 中断优先级控制寄存器- - - PS PT1 PX1 PT0 PX0PX0 外部中断0优先级控制位1:高优先级 PT0 定时/计数器0优先级控制位1:高优先级 PX1 外部中断1优先级控制位1:高优先级 PT0 定时/计数器0优先级控制位1:高优先级 PS 串行口中断优先级控制位 1:高优先级中断嵌套 2级中断源 同级内的查询顺序........INT0_________ 高T0 ↓INT1_________T1 串行口 低[例]设置串行口优先级最高SETB PS5.3.4 外部中断触发方式ITx 外部中断触发方式控制位0 低电平 1 下降沿低电平持续性有时需硬件撤除中断请求下降沿瞬间性5.3.5 中断请求的撤除自动撤除TF0TF1IE0(下降沿触发方式)IE1(下降沿触发方式)软件撤除TIRI硬件撤除IE0(低电平触发方式)IE1(低电平触发方式)5.4 中断的响应过程和响应时间5.4.1 中断的响应过程采样查询响应中断不响应的条件:1) 同级或高级中断正在被服务2) 指令未执行完3) 若当前指令为RETI 或者是访问IE 、IP 的指令,则该指令以及紧接着的 另一条指令未执行完中断vs 子程序中断 子程序发生 随机 必然转移 硬件 软件 返回 RETI RET5.4.2 中断的响应时间3~8个机器周期或更长5.5 外部中断的扩展INT0__________ INT1__________采用“OC 门”经“线或”后实现图5-5外部中断源的扩展电路 图5-6 外部中断源查询流程图通过片内定时器/计数器来实现(略)5.6 80C51的单步操作5.7 中断服务程序的设计。
第5章中断系统5.1 中断系统概述 (1)一、中断的概念 (1)二、采用中断技术的优点 (1)三、51单片机中断系统结构 (1)5.2 中断源 (1)5.3中断请求 (2)一、外部中断的触发方式选择 (2)二、TCON的中断标志 (2)三、SCON的中断标志 (3)四、中断控制 (3)5.4 中断响应 (4)5.4.1 中断响应条件 (4)5.4.2中断响应过程 (5)5.4.3 中断响应时间 (5)5.4.4 中断请求的撤消 (6)5.5 中断服务程序设计 (6)5.5.1 中断服务程序设计的任务 (6)5.5.2 采用中断时的主程序结构 (6)5.5.3 中断服务程序的流程 (7)5.1 中断系统概述一、中断的概念中断:CPU在处理某一事件A时,发生了另一事件B请求CPU迅速去处理(中断发生);CPU暂时中断当前的工作,转去处理事件B(中断响应和中断服务);待CPU将事件B处理完毕后,再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A(中断返回);这一过程称为中断。
中断源:引起CPU中断的根源,称为中断Array源。
中断请求(申请):中断源向CPU提出的处理请求,称为中断请求或称为中断申请。
中断响应过程:处理事件的过程,称为中断响应过程。
中断返回:CPU暂时中断原来的事务A,转去处理事件B。
对事件B处理完毕后,再回到原来被中断的地方(即断点),称为中断返回。
中断系统(中断机构):实现上述中断功能的部件称为中断系统(中断机构)。
二、采用中断技术的优点1、解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送问题;2、分时操作。
CPU可以分时为多个I/O设备服务,提高了计算机的利用率;3、实时响应。
CPU能够及时处理应用系统的随机事件,系统的实时性大大增强;4、可靠性高。
CPU具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力,从而使系统可靠性提高。
三、51单片机中断系统结构80C51的中断系统有5个中断源,2个优先级,可实现二级中断嵌套。
5.1 中断的基本概念
中断
处理器暂停执行现行的程序,转而处理随机事件,处理完毕后再返回被中断的程序处继续执行,这一全过程称为中断。
中断源
能够引发处理器中断的信息源称为中断源。
常见的中断源
•一般输入/输出设备,如图像管终端, 打印机等。
•数据通道,如磁盘、磁带等。
•实时时钟,如定时器芯片8253 产生的定时中断请求信号。
•故障信号,如电源掉电等。
•软件中断,如为调试程序而设置的中断。
中断系统
•系统为实现中断而采用的硬件和软件措施。
•计算机采用中断系统的目的
•维持系统的正常工作,提高系统效率。
•实时处理。
•为故障处理作准备。