单片机原理与接口技术 第二版 高职计算机应用技术专业第5章 中断系统.ppt

高等职业教育 计算机类课程规划教材 与CPU并行工作的外围部件或外部设备，由于继续工作的需要或出现故障而向 CPU请求处理时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行与请求对应的服务程序，服务完成后CPU自动回到原程序被中断处继续执行，上述过程称为中断。 引起中断和处理中断的软、硬件共同构成计算机系统的中断机构。 5.1.1 中断的功能 1.提高CPU的工作效率 中断请求发生于时间不确定的事件（如定时时间到的处理），仅在中断请求发生时需要CPU暂停当前的工作。 采用中断技术使CPU避免了不必要的等待和查询，大大提高了CPU的工作效率，实现了CPU与外围部件或外部设备的并行工作。 2.自动处理故障 将那些可以预知的故障（如除数为0、掉电等）作为中断源，编制相应的故障处理中断服务程序。这样，当故障发生时，CPU就能够及时发现并自动进行处理了。 3.实现实时控制 在实时测控系统中，要求单片机能对现场的许多随机参数、信息进行快速分析、运算，及时处理在任何时刻提出的处理请求，从而使受控对象处在最佳工作状态。这种实时控制只有采用中断机制才能得以实现。 4.实现人机交互 当用户需要对单片机的工作进行干预时，可以通过按键发出中断请求，使单片机按照用户的意图进行工作。 5.1.2 中断源 向CPU提出中断请求的器件或设备就是中断源，中断源是中断控制的起点。中断源向CPU提出的“中断请求”通常是一种电信号。 根据需要的不同，一个计算机系统通常有若干个中断源。这些中断源有的来自计算机内部，有的来自计算机外部。 5.1.3 中断的嵌套 1.优先级 当多个中断源同时向CPU请求中断时，就出现了CPU应该先响应哪个中断请求的问题。计算机往往根据中断源引发事件的轻重缓急为其设置不同的优先级，优先级是计算机对中断源响应次序的规定。优先级高的中断请求先响应，优先级低的中断请求后响应。 2.中断的嵌套 CPU 在进行中断响应时可以响应更高级的中断请求，这种情况称为中断的嵌套。 需要注意的是，引起中断嵌套的中断源的优先级一定要高于当前响应中断源的优先级，同优先级或低优先级中断源的中断请求不能引起中断的嵌套。 5.1.4 中断流程 计算机的中断流程如图5-1所示，其处理 内容一般包括: 1.现场保护和现场恢复 在转入中断处理流程前原程序执行到的 位置称为断点。 原程序在断点处有关存储单元和CPU中寄 存器的内容称为现场。 为了在中断服务后能继续原来的工作，在中断服务前要保护现场，在中断服务后还要恢复现场。这两个操作是通过堆栈实现的。 2.开中断和关中断 如果在保护现场时发生中断的嵌套，就会导致原现场信息保护不完整或信息错误，进而使中断服务完成后现场信息恢复错误，原程序无法正确执行。在恢复现场时如果发生中断嵌套，也会导致同样的错误。 显然，在现场保护和现场恢复前应禁止中断嵌套，称为关中断; 在现场保护和现场恢复完成后应允许中断嵌套，称为开中断。 3.中断服务 CPU响应中断后,就会执行对应中断源的中断服务程序进行中断处理。 4.中断返回 中断服务程序由一条专用的中断返回指令结束，使程序流程返回到原程序。 5.2.1 中断源和中断标志 1.中断源 8051 的中断系统具有三类共五个中断源，两个来自单片机的外部，三个来自单片机的内部。8051为每个中断源设置了中断请求标志位。 检测到中断请求信号后，8051为相应的中断标志位置位，以便在下一个机器周期进行下一步的控制和处理。 （1）外部中断源 8051 有两个外部中断源，分别通过引脚 INT0和INT1引入中断请求信号。 外中断源有两种中断触发方式: 电平触发方式和脉冲触发方式。 当8051的外中断源以电平方式触发时，低电平有效。 当8051的外中断源以脉冲方式触发时，负脉冲有效。 （2）定时器/计数器中断源 8051内部有两个定时器/计数器T0和T1，用于进行定时和计数控制，是内部中断源。 T0 和 T1在内部时钟脉冲（或者外部计数脉冲）的作用下进行定时（或者计数）。定时（或者计数）结束时，由硬件产生溢出中断信号向CPU提出中断请求。由CPU对定时（或者计数）结果进行处理。 （3）串行中断源 8051有一个全双工异步串行口，用于进行串行通信，是内部中断源。 当串行发送结束时，由硬件向CPU请求提供下一次发送的数据; 当串行接收结束时，由硬