1、 Beijing Institute of Petro-chemical Technology中断系统是计算机的重要指标之一中断系统是计算机的重要指标之一。某人看书某人看书 执行主程序执行主程序 日常事务日常事务电话铃响电话铃响 中断信号中断信号如如INT=0INT=0 中断请求中断请求暂停看书暂停看书 暂停执行主程序暂停执行主程序 中断响应中断响应书中作记号书中作记号 当前当前PCPC入栈入栈 保护断点保护断点电话谈话电话谈话 执行中断程序执行中断程序 中断服务中断服务继续看书继续看书 返回主程序返回主程序 中断返回中断返回日常事务程序日常事务程序中断服务程序中断服务程序日常生活中的中断与计
2、算机中断的比较：日常生活中的中断与计算机中断的比较：Beijing Institute of Petro-chemical Technology 日常中断的例子日常中断的例子 你正在专心看书，突然电话铃响，于是你记下正在看的书的页数，去接电话，接完电话后再回来接着看书。Beijing Institute of Petro-chemical Technology中断中断是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完毕后又自动返回原来的程序继续运行。将能引起中断的事件称为中断源中断源。CPU现行运行的程序称为主程序主程序。处理随机事件的程序称为中断
3、服务中断服务子程序子程序。Beijing Institute of Petro-chemical Technology 中断技术的优点中断技术的优点n分时操作分时操作 CPU可以同多个外设“同时”工作n实时处理实时处理 CPU及时处理随机事件n故障处理故障处理 电源掉电、存储出错、运算溢出 Beijing Institute of Petro-chemical Technology 所谓所谓“中断中断”，是指，是指CPUCPU执行正常程序时，系执行正常程序时，系统中出现特殊请求，统中出现特殊请求，CPUCPU暂时中止当前的程序，暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事件，处理完毕后，转去处理更紧
4、急的事件，处理完毕后，CPUCPU返返回原程序的过程。回原程序的过程。中断与子程序的最主要区别：中断与子程序的最主要区别：子程序是预先安排好的；子程序是预先安排好的；中断是随机发生的；中断是随机发生的；中断的定义，与子程序的区别中断的定义，与子程序的区别Beijing Institute of Petro-chemical Technology中断系统内部结构中断系统内部结构Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断源中断源8051单片机有5个个中断请求源：单片机单片机INT0或 外部输入中断源
5、INT0(P3.2)INT1或 外部输入中断源INT1(P3.3)T0 片内定时器T0的溢出T1 片内定时器T1的溢出串行口 片内串行口发送或接收中断源 Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统中断标志中断标志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中断源中断源中断标志位中断标志位 每一个中断源都有相应的中断标志位；某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1。Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51MC
6、S-51的中断系统的中断系统中断允许中断允许CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中断源中断源中断标志位中断标志位 EA总中断允许位，总中断允许位，EA=1开放所有中断，开放所有中断，EA=0，禁止所有中断；，禁止所有中断；某一个中断源还有相应的中断允许位，某一个中断源还有相应的中断允许位，1允许相应中断源的中断，允许相应中断源的中断，0禁禁止相应中断源的中断。止相应中断源的中断。中断允许中断允许ESET0EX0EX1ET1EA Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51MCS-51的中断系统的中
7、断系统中断优先级中断优先级CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中断源中断源中断标志位中断标志位 单片机中有两个中断优先级，即高优先级中断和低优先级中断，前单片机中有两个中断优先级，即高优先级中断和低优先级中断，前者优先权高于后者（在程序中设置，相应位者优先权高于后者（在程序中设置，相应位=1=1，为高优先级）；，为高优先级）；同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改变）。形成，无法改变）。中断允许中断允许ESET0EX0EX1ET1EA自然优先级自然优先级高低优先控制优先控制
8、PSPT0PX0PX1PT1 Beijing Institute of Petro-chemical Technology IE0TCONSCONINT0 IT0=0 IT0=1INT1 IT1=0 IT1=1TF0 IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自然优先级自然优先级矢量地址高级中断请求高级中断请求自然优先级自然优先级矢量地址低级中断请求低级中断请求PX0PT0PX1PT1PSIEIP MCS-51 MCS-51的中断系统结构图的中断系统结构图中断标志位中断源允许总允许中断优先级Beijing Institute of Petro-chemical T
9、echnology5.2.1 5.2.1 中断控制寄存器中断控制寄存器1.中断标志位中断标志位：TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI登记各中断源请求信号：登记各中断源请求信号：=1=1，有中断请求；，有中断请求；=0=0，无中断请求。，无中断请求。CPUCPU响应中断后响应中断后,该中断标志自动清零。该中断标志自动清零。TITI，RIRI标志必须软件清零。标志必须软件清零。2.外部中断外部中断触发方式选择位：触发方式选择位：IT0、IT1=1=1：负边沿触发中断请求；：负边沿触发中断请求；=0=0：低电平触发中断请求。：低电平触发中断请求。中断允许控制位：中断允许控制位：EA、ES、ET
10、1、EX1、ET0、EX0 =1 =1开中断；开中断；=0=0关中断。关中断。例：允许例：允许CPUCPU响应响应INT0INT0的的中断请求中断请求SETB EX0 SETB EX0 SETB EASETB EA中断优先级控制位：中断优先级控制位：PSPS、PT1PT1、PX1PX1、PT0PT0、PX0PX0 2 2级优先级：级优先级：=1=1为高优先级，为高优先级，=0=0为低优先级。为低优先级。同一优先级别按内部查询顺序排列优先级：同一优先级别按内部查询顺序排列优先级：高高 INT0INT0、T0T0、INT1INT1、T1T1、SISIO 低低。Beijing Institute o
11、f Petro-chemical TechnologyTCON寄存器T0和T1控制寄存器 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONT1溢出中断标志溢出中断标志(TCON.7):T1启动计数后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。76543210 Beijing Institute of Petro-chemical Technology TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON 88H外部中断外部中断INT1中断标志中断标志位位(TCON.3):IE11，外部中断1向
12、CPU申请中断 外部中断外部中断INT1触发方触发方式控制位式控制位(TCON.2)：IT1=0，电平触发方式 IT1=1,下降沿触发方式76543210TCON寄存器T0和T1控制寄存器注意：该寄存器可以位寻址。Beijing Institute of Petro-chemical Technology TI(SCON.1)串行发送中断标志。RI(SCON.0)串行接收中断标志。TI RISCON寄存器串行口控制寄存器SCON 98H76543210注意：该寄存器可以位寻址。Beijing Institute of Petro-chemical TechnologyIE寄存器中断允许寄存器
13、IE A8H EA ESET1EX1 ET0EX0例：允许定时器T0中断：SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H76543210注意：该寄存器可以位寻址。Beijing Institute of Petro-chemical Technology 51单片机有两个中断优先级单片机有两个中断优先级高级和低级高级和低级 专用寄存器专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定为中断优先级寄存器，用户可用软件设定 相应位为相应位为1，对应的中断源被设置为，对应的中断源被设置为高优先级高优先级，相应位为，相应位为0，对应，对应的中断源被设置为低优先级的中断源被设置为低优先级
14、系统复位时，均为低优先级系统复位时，均为低优先级 该寄存器可以位寻址该寄存器可以位寻址 PSPT1PX1PT0PX0IP寄存器中断优先级寄存器 IP B8H 76543210 Beijing Institute of Petro-chemical Technology5.35.3 中断响应和中断返回中断响应和中断返回 一一.中断响应周期时序中断响应周期时序 每个机器周期采样中断标志位，若有中断请求，将在下一个机器周期每个机器周期采样中断标志位，若有中断请求，将在下一个机器周期按优先级顺序进行中断查询。按优先级顺序进行中断查询。二二.各中断源中断服务程序的入口地址各中断源中断服务程序的入口地址
15、三三.中断响应阻断中断响应阻断 1.当当CPUCPU未执行完一条指令。未执行完一条指令。2当有同级或高级中断服务。当有同级或高级中断服务。3执行执行RETIRETI指令或访问指令或访问IEIE、IPIP的指令的指令后，不能立即响应中断。后，不能立即响应中断。四四.中断返回中断返回中断返回指令：中断返回指令：RETI=RET指令指令 +通知通知CPUCPU中断服务已结束。中断服务已结束。五、中断响应时间五、中断响应时间正常中断响应时间至少为正常中断响应时间至少为3 38 8个机器周期，如果有同级或高级中断服务，将个机器周期，如果有同级或高级中断服务，将延长中断响应时间。延长中断响应时间。Beij
16、ing Institute of Petro-chemical Technology5.4 5.4 中断处理过程中断处理过程一一.中断响应条件中断响应条件1 1有中断请求信号有中断请求信号2.2.系统处于开中断状态系统处于开中断状态二中断响应过程二中断响应过程1保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PCPC值入栈。值入栈。2寻找中断源：中断服务程序硬件入口寻找中断源：中断服务程序硬件入口 PCPC，转入中断服务。，转入中断服务。3中断处理：执行中断源所要求的程序处理段。中断处理：执行中断源所要求的程序处理段。4中断返回：执行中断返回：执行RETIRET
17、I指令，栈顶内容指令，栈顶内容 PCPC，程序跳转回断点处。，程序跳转回断点处。Beijing Institute of Petro-chemical Technology中断响应(以外部中断0为例)中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。中断响应过程：保护断点地址；中断响应 把程序转向中断服务程序的入口地址(通常称矢量地址)。特别注意：这些工作是硬件自动完成的！断点地址中断服务子程序的入口地址外部中断外部中断0 0入口地址入口地址0003ZD0AJMP ORG 0003HAJMP ZD0ZD0中断响应中断服务子程序入口地址又称为中断矢量或中断向量。中断响应单
18、片机中5个中断源的矢量地址是固定固定的，不能改动。断点地址中断服务子程序的入口地址5.4 5.4 中断处理过程中断处理过程Beijing Institute of Petro-chemical Technology程序存储器程序存储器ROMROM0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中断入口0003H：外部中断0入口000BH：定时器0溢出中断入口0013H：外部中断1入口001BH：定时器1溢出中断入口002AH使用时，通常在这些入口地址处存放一条跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序起始地址上去！Beijing Institute of Petro-
19、chemical Technology程序存储器程序存储器ROMROM0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中断入口0003H：外部中断0入口000BH：定时器0溢出中断入口0013H：外部中断1入口001BH：定时器1溢出中断入口002AH包含T0中断服务子程序的程序结构：ORG 0000HORG 0000HAJMP MAINORG 000BHORG 000BHAJMP INTT0ORG 0100HORG 0100HMAIN:.INTT0:.RETI ENDAJMP MAINAJMP INTT0中断处理中断处理中断服务程序从中断子程序入入口地址口地址开始执行
20、，直到返回指令RETI为止，这个过程称为中断处理(或中断服务)。中断服务子程序一般包括两部分内容，一是保护和恢复现场，二是处理中断源的请求。中断响应入口地址入口地址RETIBeijing Institute of Petro-chemical Technology中断处理中断处理INTT0:PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW 中断源服务 POP PSW POP DPL POP DPH POP ACC RETI保护现场恢复现场Beijing Institute of Petro-chemical Technology 5.5 5.5 多中断源系统多中断源系统3
21、.3.用一个中断入口接受多个外部中断源，并加入中断查询电路。用一个中断入口接受多个外部中断源，并加入中断查询电路。当外部中断源多于中断输入引脚时，可采取以下措施：当外部中断源多于中断输入引脚时，可采取以下措施：1.1.用定时器计数输入信号端用定时器计数输入信号端T0T0、T1T1作外部中断入口引脚作外部中断入口引脚2.2.用串行口接收端用串行口接收端RXDRXD作外部中断入口引脚作外部中断入口引脚Beijing Institute of Petro-chemical Technology 5.6 5.6 处理外部中断举例处理外部中断举例要求每次按动按键，使外接发光二极管要求每次按动按键，使外接
22、发光二极管LEDLED改变一次亮灭状态。改变一次亮灭状态。解：解：INT0INT0输入按键信号，输入按键信号，P P1.01.0输出改变输出改变LEDLED状态。状态。1 1跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。单片机单片机INT0P1.01+5V ORG 0000H AJMP MAINORG0003H；中断入口；中断入口 AJMPPINT0ORG0100H；主程序；主程序MAIN：SETBEA；开总允许开关；开总允许开关SETBEX0；开；开INT0中断中断SETBIT0；负跳变触发中断；负跳变触发中断Here：SJMPHere ；相当于执行其它任务；相当于
23、执行其它任务ORG0200H；中断服务程序；中断服务程序PINT0：CPL P1.0；改变；改变LEDRETI；返回主程序；返回主程序Beijing Institute of Petro-chemical Technology1 1软件等待按键释放。软件等待按键释放。2 2硬件清除中断信号。硬件清除中断信号。2.电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。单片机单片机INT0P1.01+5V ORG 0000H；AJMP MAIN ORG0003H；中断入口；中断入口 AJMP PINT0 ORG0100H；主程序；主程序MAIN：SETBEA；开总允许开关；开总允许开关 SETB EX0；开；开INT0中断中断 CLRIT0；低电平触发中断；低电平触发中断Here：SJMP Here ；相当于执行其它任务；相当于执行其它任务 ORG0200H；中断服务程序；中断服务程序PINT0：CPL P1.0；改变；改变LEDWAIT：JNBP3.2，WAIT；等按键释放；等按键释放 RETI；返回主程序；返回主程序Beijing Institute of Petro-chemical Technology
