一文詳解51單片機(jī)中斷系統(tǒng)

中斷及中斷原理

中斷是為單片機(jī)具有對(duì)外部或者內(nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，很大程度上提高了單片機(jī)處理外部或內(nèi)部事件的能力。單片機(jī)具有實(shí)時(shí)處理功能，主要是靠中斷技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

從中斷這個(gè)名字可以知道中斷的概念很簡(jiǎn)單，就是在CPU執(zhí)行過(guò)程中被某些因素所打斷，從而去解決產(chǎn)生這些因素的問(wèn)題。有一個(gè)很形象的比喻：當(dāng)你在燒開(kāi)水的時(shí)候可以去洗衣服，在洗衣服過(guò)程中當(dāng)聽(tīng)到水開(kāi)水壺響的時(shí)候就先暫停轉(zhuǎn)而去倒開(kāi)水。這樣的工作效率很明顯要比在水壺邊干干巴巴坐著等水開(kāi)高得多。而中斷機(jī)制就是這么個(gè)原理。

中斷流程

中斷系統(tǒng)的流程很簡(jiǎn)單，分為中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷返回。

在主程序運(yùn)行過(guò)程中，由于外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件請(qǐng)求CPU中斷迅速前去處理。此時(shí)CPU要迅速前去處理，但是此時(shí)正在運(yùn)行主程序，所以CPU會(huì)設(shè)置斷點(diǎn)，在此過(guò)程中應(yīng)用堆棧會(huì)記下斷點(diǎn)地址以及一些工作寄存器、標(biāo)志位等信息以保證中斷返回時(shí)可以正常繼續(xù)執(zhí)行主程序，保護(hù)斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)。(中斷請(qǐng)求)

斷點(diǎn)設(shè)置結(jié)束后，CPU會(huì)根據(jù)中斷服務(wù)程序的入口地址進(jìn)入中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行，從而解決中斷響應(yīng)問(wèn)題。(中斷響應(yīng))

執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，CPU恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，即回到斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行主程序。(中斷返回)

中斷源

51單片機(jī)中有5個(gè)中斷源，如下圖：

52單片機(jī)是51單片機(jī)的增強(qiáng)型，有6個(gè)中斷源，如下圖：

在本次講解中以增強(qiáng)型單片機(jī)為例

中斷優(yōu)先級(jí)

單片機(jī)允許中斷嵌套，涉及到中斷執(zhí)行的先后順序，因此引出中斷優(yōu)先級(jí)。

因此，單片機(jī)中存在中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP可以設(shè)置各中斷優(yōu)先級(jí)。

中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由圖可以看出使用中斷會(huì)使用若干寄存器。類(lèi)似于撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得各個(gè)中斷源有條不紊地工作起來(lái)。

中斷系統(tǒng)寄存器

在中斷系統(tǒng)中會(huì)使用若干寄存器，根據(jù)中斷源的不同我們需要配置不同的寄存器，如TCON、SCON寄存器等。但是有中斷允許寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP通常都需要配置。

中斷允許寄存器IE (可位尋址)

EA-全局中斷允許位（總開(kāi)關(guān)控制各個(gè)中斷）

ET2-定時(shí)/計(jì)數(shù)器2中斷允許位

ES-串行口中斷允許位

ET1-定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷允許位

EX1-外部中斷1中斷允許位

ET0-定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷允許位

EX0-外部中斷0中斷允許位

以上各允許位均為1打開(kāi)，為0關(guān)閉。

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP (可位尋址)

PS-串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位

PT1-定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷優(yōu)先級(jí)控制位

PX1-外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位

PT0-定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷優(yōu)先級(jí)控制位

PX0-外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位

以上各位均為1高優(yōu)先級(jí)，為0低優(yōu)先級(jí)。

中斷服務(wù)程序的書(shū)寫(xiě)

void 函數(shù)名() interrupt x 

{

    ……

 }

其中一般無(wú)返回值故寫(xiě)void，“函數(shù)名”可以根據(jù)功能來(lái)自主命名，interrupt x 必須書(shū)寫(xiě)以表明使用哪個(gè)中斷，從而使CPU找到中斷服務(wù)程序入口。序號(hào)x如下。

中斷服務(wù)程序的理解

縱觀整個(gè)帶有中斷服務(wù)程序的C程序，除了在函數(shù)名后書(shū)寫(xiě)序號(hào)外，中斷服務(wù)程序書(shū)寫(xiě)與普通的自定義子函數(shù)并無(wú)多大區(qū)別，但是與自定義子函數(shù)不同的是，在主函數(shù)中并沒(méi)有中斷服務(wù)程序的調(diào)用，這就很容易使人一頭霧水，搞不清楚中斷服務(wù)程序是如何被運(yùn)行的。

其實(shí)問(wèn)題的答案就在中斷服務(wù)程序本身，正是由于其函數(shù)名后書(shū)寫(xiě)的中斷號(hào)讓CPU可以找到這段代碼，從而去處理中斷。所以就可以理解為中斷服務(wù)程序中的代碼就是寫(xiě)在了main主函數(shù)中，只不過(guò)只有在滿足對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1時(shí)，CPU才轉(zhuǎn)而去執(zhí)行這段代碼，因此不同于自定義子函數(shù)那樣需要去聲明、調(diào)用。

各中斷詳細(xì)介紹

按照自然優(yōu)先級(jí)排序

1. INT0-外部中斷0
2. T0-定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷
3. INT1-外部中斷1
4. T1-定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷
5. TI/RI-串行口中斷
6. T2-定時(shí)/計(jì)數(shù)器2中斷