《单片机原理及应用 》课件_第4章.pptxVIP

第4章单片机的中断系统

4.1中断系统的基本概念

4.2中断系统的结构及控制

任务4-1用外部中断控制LED点亮或熄灭

任务4-2利用中断设计一个三人抢答器

任务4-3利用中断设计一个方波脉冲计数器本章小结

习题

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4.1中断系统的基本概念

“中断”的概念是什么?顾名思义，中断就是将当前某一工作暂停下来，转去处理一些与当前工作过程无关或间接相关或临时发生的事件，处理完后，再继续执行原工作。

在单片机中，“中断”是一个很重要的概念。中断技术的进步使单片机的发展和应用大大地推进了一步。所以，中断功能的强弱已成为衡量单片机功能完善与否的重要指标。

单片机采用中断技术后，大大提高了它的工作效率和处

理问题的灵活性，主要表现在以下几个方面：

(1)提高了CPU的工作效率，实现了CPU和外部设备的并行工作。计算机有了中断功能后，就解决了快速CPU与低速外设之间的矛盾，可以使CPU和外设同时工作。CPU启动外设以后，继续执行主程序，同时外设也在工作。当外设把数据准备好后，就发出中断请求，请求CPU中断正在执行的程序，转去执行中断服务程序(如输入/输出处理),中断服务程序执

行完之后，CPU恢复执行主程序，外设也继续工作。这样，

CPU可以指挥多个外设同时工作，从而大大提高了CPU的效率。

(2)实现了实时控制。所谓实时控制，就是要求计算机能及时地响应被控对象提出的分析、计算和控制等请求，使被控对象保持在最佳工作状态，以达到预定的控制效果。由于这些控制参数的请求都是随机发出的，而且要求单片机必须做出快速响应并及时处理，对此，只有靠中断技术才能实现。

(3)便于突发故障(如硬件故障、运算错误、电源掉电、程序故障等)的及时发现，提高系统可靠性。若在运行过程中出现了事先预料不到的情况或故障时，如电源掉电、存储出错、运算溢出、传输错误等，可以利用中断系统自行处理，而不必停机。

(4)能使用户通过键盘发出请求，随时可以对运行中的计

算机进行干预。

中断处理程序类似于程序设计中的调用子程序，但它们又有区别：中断的产生是随机的，它既保护断点，又保护现场，

主要为外设服务和为处理各种事件服务。保护断点是由硬件自动完成的，保护现场须在中断处理程序中用相应的指令完成。调用子程序是程序中事先安排好的，它只保护断点，主要为主程序服务(与外设无关)。

1.中断的概念

当计算机执行正常程序时，系统中出现了某些急需处理的异常情况和特殊请求，这时CPU暂时中止现在正在执行的程序，转去对随机发生的紧迫事件进行处理(执行中断服务程序),待该事件处理完毕，CPU自动地回到原来被中断的程序继续执行，这个过程称为“中断”。

“中断”之后所执行的处理程序通常称为中断服务程序

或中断处理子程序；原来执行的程序称为主程序；主程序被中断的位置(地址)称为断点；引起中断的原因，或能够发出中断

申请的来源称为中断源。中断源要求服务的请求称为中断请求。“中断请求”通常是一种电信号，CPU一旦对这个信号进行检测和响应便可自动转入该中断源的中断服务程序执行，并在执行完后自动返回原程序处继续执行。中断源不同，中

断服务程序的功能也不同。中断又可看做CPU自动执行中断服务程序并返回原程序处执行的过程。中断过程如图4—1所示。

主程序

执行主程序

中断请求

断点

继续执行

主程序

中断响应

执行中断处理程序

中断返回

图4-1中断过程示意图

2.中断的处理过程

CPU响应中断源的中断请求后，就转去进行中断处理。不同的中断源，其中断处理内容可能不同，但中断处理流程都相似，具体如图4-2所示。

Y

关中断

保护现场和断点

开中断

中断服务

关中断

恢复现场

开中断

中断返回图4-2中断处理流程

取下一条指令

N

执行一条指令

有中断请求?

从图4-2可以看到中断处理的过程，下面做几点补充说

明：

(1)保护现场与恢复现场。为了使中断服务程序的执行不破坏CPU中寄存器或存储单元的原有内容，以免在中断返回后影响主程序的运行，需要把CPU中有关寄存器或存储单元的内容推入堆栈中保护起来，这就是保护现场。而在中断服务程序结束时和返回主程序之前，则需要把保护起来的那些现场内容从堆栈中弹出，以便恢复寄存器或存储单元原有的内容，这就是恢复现场。注意：一定要按先进后出的原则进行推入和弹出堆栈。

(2)开中断与关中断。在中断处理正在进行的过程中，可

能又有新的中断请求到来，一般说来，为防止这种高于当前优先级的