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单片机原理与应用第五章 中断系统 微机的输入/输出方式 CPU与外部设备交换信息通常有以下几种方式 程序控制方式 无条件传送方式 (条件)查询传送方式 直接存储器存取(DMA)方式 中断方式 无条件传送方式 CPU总是认为外设在任何时刻都处于“准备好”的状态 这种传送方式不需要交换状态信息，只需在程序中加入访问外设的指令，便可以实现数据传送 此种方法较少使用 无条件传送例 LED显示 简单开关读取 (条件)查询传送方式 什么是查询传送方式 大部分时候，CPU与外设的速度是不匹配的，CPU的速度大大快于外设 在需要输入时，外设并不能保证将数据准备好 在需要输出时，上次传输到外设数据可能还未处理完 采取措施 输入时，需要查询外设的输入数据是否准备好 在输出时，需要查询外设是否把上一次CPU输出的数据处理完毕 查询传送方式 通过查询外设的状态信息，确信外设已处于“准备好”，计算机才发出访问外设的指令，实现数据的传送 状态信息 一般为1位二进制码 查询方式程序流程图 查询方式的过程 传送过程 查询传送方式以CPU为主导 CPU在传送数据之前，查询外设是否已经准备好 输入操作 ： 输入数据准备好？ 输出操作 ： 上次输出的数据处理完？ 外设准备好即可传送数据 查询过程 查询—循环等待—数据传送， 或 查询—固定延时—数据传送(右图) 查询方式的特点 优点 通用性好，可以用于各类外设和CPU间的数据传送 缺点 CPU在完成一次数据传送后要等待很长时间才能进行下一次的传送 在等待过程中，CPU不能进行其他操作，效率比较低 直接存储器存取(DMA)方式 DMA Direct Memory Access CPU让出数据总线(悬浮状态) ，使外设和存储器之间直接传送(不通过CPU)数据的方式 适用 外设和存储器之间有大量的数据需要传送 硬盘控制器与内存 外设工作速度很快的情况 中断的概念-A 中断 当CPU正在处理某事件时，外部发生的另一事件请求CPU迅速去处理，于是CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件 中断服务处理完该事件后，再返回到原来被中止的地方继续原来的工作，这样的过程称为中断 中断流程如图所示 中断的概念-B 中断系统 处理外部事件中断请求的机构 — 中断识别，中断处理，中断返回 中断源 产生中断请求事件的源 中断请求(中断申请) 中断源向CPU提出处理请求 中断响应 CPU暂停当前任务，转去执行事务处理的过程 中断返回 CPU处理完中断服务，回到原来被中止的地方 中断服务 CPU对整个事件的处理过程 中断方式的特点 中断方式消除了CPU在查询方式中的等待现象，大大提高了CPU的工作效率 将从现场采集的数据通过中断方式及时传送给CPU，经过处理后可立即作出反应，实现现场实时控制 采用查询方式很难做到及时采集，实时控制 中断技术实现的功能 分时操作 计算机的中断系统可以使CPU与外设同时工作 CPU在启动外设后，便继续执行主程序；而外设被启动后，开始进行准备工作。当外设准备就绪时，就向CPU发出中断请求，CPU响应该中断请求并为其服务完毕后，返回原来的断点处继续运行主程序。外设在得到服务后，也继续进行自己的工作 因此，CPU可以使多个外设同时工作，并分时为各外设提供服务，从而提高了CPU的利用率和输入和输出的速度 实时处理 当计算机用于实时控制时，请求CPU提供服务是随机发生的。有了中断系统，CPU就可以立即响应并加以处理 故障处理 计算机运行中出现的故障如掉电、存储器奇偶校验错、运算溢出时，CPU可中断现行工作去处理故障，不必停机 MCS-51中断系统结构 MCS-51 中断源 /INT0 外部中断0请求，低电平有效。通过P3.2引脚输入 /INT1 外部中断1请求，低电平有效。通过P3.3引脚输入 T0 定时器/计数器0溢出中断请求 T1 定时器/计数器1溢出中断请求 TX/RX 串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断 通常情况的中断源 I/O设备 键盘、打印机、A/D转换器、D/A转换器完成自身的操作后向CPU申请中断，请求服务 硬件故障 电源断电时，需要将寄存器、累加器、标志位保存，以便重新供电后继续运行 RAM存储器断电时将内容保存在如硬盘、FLASH ROM中，以便供电恢复后继续工作 实时时钟 系统中的时钟可以采用独立时钟系统，通过中断向CPU提供时钟源，节省CPU的处理时间 调试程序时设置的中断 程序调试时，通过设置断点观察运行中的寄存器、累加器、标志位状态；观察中间运算结果 中断控制特殊功能寄存器 定时器控制寄存器 TCON 字节地址88H，可位寻址，使用6位 串行口控制寄存器 SCON 字节地址98H，可位寻址，使用2位 中断允许寄存器 IE 字节地址A8H，可位寻址