第5章 MCS-51单片机的中断系统.pptx

第五章MCS-51单片机的中断系统

;5.1中断的基本概念

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从中断的执行过程看来，计算机的中断过程与子程序的调用有相似之处，但是它们之间有本质的区别：

首先，子程序的执行是程序员事先安排好的，在程序中通过调用指令来执行的，而中断服务子程序的执行则是由随机事件引起的，程序员也不知道何时中断服务子程序会被执行；

其次，子程序一般与主程序有关，它的执行受到主程序或上一级子程序的控制，而中断服务子程序一般是用来处理随机事件的，与被中断的程序没有关系。

;图5-2MCS-51单片机的中断系统结构示意图;5.2.1中断源

所谓中断源，是指引起中断的原因和发出中断申请的来源。MCS-51单片机有5个中断源，可分为3类：

1.外部输入中断源（外中断）2个

2.定时\计数器溢出中断源（定时\计数器中断）2个

3.串行口中断请求源（串行中断）1个。;5.2.2中断请求标志寄存器

1．TCON寄存器的中断标志

TCON是一个8位的定时器/计数器控制寄存器，字节地址为88H，可位寻址。其8个位中有6个位与中断有关：

;2.SCON中的中断标志

SCON是一个8位的串行控制寄存器，字节地址为98H，可位寻址。其8个位中有2个位是中断标志位：

;5.2.3中断的控制

1.中断允许控制

MCS-51单片机中的特殊功能寄存器IE是中断允许寄存器，它控制CPU对中断源的开放或屏蔽，以及每个中断源是否允许中断。IE是个8位寄存器，字节地址为A8H，可位寻址。其各位的定义如下：

;;MCS-51单片机的中断系统运行时遵循以下几条规则：

（1）正在进行的中断过程不能被新的同级或低先级的中断请求所中断。

（2）正在进行的低先级中断能被高优先级的中断请求所中断，实现两级中断嵌套。

（3）CPU同时接时到几个中断请求时，首先响应优先级最高的中断请求。若同时接收到几个同一优先级的中断请求，CPU通过硬件查询按自然优先级确定响应的先后顺序，用户无法决定。;

表5-1自然优先级顺序

;5.3中断处理过程

;5.3.2中断查询和响应

1．中断查询

MCS-51单片机在每个机器周期的s6状态按照中断优先级的高低顺序对中断标志位进行查询，即CPU对TCON和SCON的各标志位的状态进行测试，以确定是否有中断请求以及是哪个中断源的中断请求。中断查询在指令执行的每个机器周期中不停重复进行，若查询到有标志位被置位且满足响应的条件，则CPU将在下个机器周期的S1状态进行响应。

;2．中断响应

（1）中断响应的条件

中断响应是CPU对中断源提出的中断请求的接受。一个中断源的中断请求要被响应，必须满足四个条件：首先开放CPU中断，即中断允许控制位EA=1；其次，中断源有中断请求，即中断标志位被置位；第三，相应的中断充许位被置位，即某个中断源允许中断；第四，无同级或高级中断正在被服务。

以上是中断请求被响应必须满足的条件，中断请求最终能否被响应，还要看程序执行的状态，若遇到以下情况，中断请求仍不能被响应：当前正在执行的指令还没有执行完；正在执行访问IE、IP的指令或执行RETI指令。对后一种情况，只有在执行这些指令后至少还要再执行一条指令，才能响应新的中断请求。

如果存在以上情况，CPU将丢弃中断查询结果，不能响应中断请求，查询过程在下个机器周期重新进行。

;（2）中断响应的过程

当CPU查询到有效的中断请求且满足中断响应的条件时，紧接着就进行中断响应。中断响应的主要过程是由硬件自动生成一条长调用指令“LCALLaddr16”。这里的addr16就是程序存储器中相应的中断入口地址。例如：对于定时/计数器0的响应，硬件自动生成的长调用指令是：“LCALL000BH”。

CPU指行该指令时时，首先将当前PC的内容压入堆栈以保护现场，再将相应的中断服务程序的入口地址装入PC，使程序转向响应中断请求的中断入口地址。各中断源的服务程序的入口地址是固定的，如表5-2所示。除此之外，还将由硬件自动清除中断请求标志位（TF0、TF1、IE0、IE1）。

;中断源;（3）中断响应的时间

中断响应的时间是指从中断响应有效（标志位置1）到转向其中断服务程序地址区的入口地址所需要的时间。

对于单一中断源中断系统，中断响应时间最少需要3个机器周期：其中查询中断请求标志位需要一个机器周期，且该机器周期恰好处于正在执行的指令的最后一个机器周期，则CPU无需等待即可响应中断请求，执行由硬件自动生成的长调用指令，需要2个机器周期，一共需要3个机器周期。

中断响应时间最长则需要8个机器周期：这种情况出现在CPU进行中断标志查询时，