原创 【单片机基础-10】中断系统

风风雨雨二十载，多少bug在心间。

代码编译不通过，急得抓耳直挠腮。

回想当年恩师讲，基础知道全忘干。

忙里偷闲回首看，权当引玉的抛转。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

在单片机控制系统中，对于有可能发生，但又不能确定其是否发生、何时发生的事件处理，通常采用中断方式处理。

一、中断的概念

CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；

CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；

待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断 。

中断系统是单片机的重要组成部分，它使单片机具有实时中断处理能力，进行实时控制，故障自动处理等。下面介绍中断系统的几个基本概念。

1、中断源

引起CPU中断的根源，称为中断源。

2、中断的开放与关闭

所谓中断开放（也称开中断），就是允许CPU接受中断源提出的中断请求。所谓中断的关闭（也称关中断），就是不允许CPU接受中断源提出的中断请求。

3、中断优先级控制

对于有多个中断源的单片机系统，对中断源进行响应的先后次序必须事先设定，即中断优先级控制。

4、中断处理过程

中断处理过程可归纳为中断请求、中断响应、中断处理及中断返回四部分。

二、MCS-51单片机的中断系统

MCS-51单片机中断系统的结构框图如下图所示，由5个中断源，4个用于中断控制的专用寄存器TCON、SCON、IE和IP及优先级硬件查询电路构成。

中断系统

1、中断源和中断请求标志

MCS-51单片机的5个中断源及中断请求标志见表，其中两个是外部中断源，另外3个属于内部中断源。

MCS-51的5个中断源的中断请求标志位位于定时器控制寄存器TCON和串行口控制寄存顺SCON中，TCON及SCON中各位的名称如表所示。

TF1（TF0）：定时/计数器T1（T0）的溢出中断请求标志位，当T1/T0计数产生溢出时，由硬件将TF1（TF0）置1，向CPU请求中断。当CPU响应其中断后，由硬件将TF1（TF0）自动清0。

IE1（IE0）：外部中断1（外部中断0）的中断请求标志位。IE1（IE0）=1，表示外部中断1（外部中断0）请求中断，当CPU响应其中断后，由硬件将IE1（IE0）自动清0；IE1（IE0）=0，表示外部中断没有请求中断。

IT1（IT0）：外部中断1（0）的中断触发方式控制位。若将IT1（IT0）置0，则外部中断1（0）为电平触发方式。若将IT1（IT0）置1，则外部中断1（0）为边沿触发方式。

TI：串行口发送中断请求标志位。当串行口发送完一帧数据后，由硬件将TI置1，向CPU请求中断。CPU响应中断后，必须用软件将TI清0。

RI：串行口接收中断请求标志位。当串行口接收完一帖数据后，由硬件将RI置1，向CPU请求中断。CPU响应中断后，必须用软件将RI清0。

2、中断的开放和关闭

MCS-51单片机中断的开放与关闭是由中断允许寄存器IE的相应位来进行控制的。IE中各位的名称如表所示。

IE中各位的定义如下：

EA：中断允许总控制位。EA=1时，开放所有的中断请求，但是否允许各中断源的中断请求，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。

ES：串行口中断允许位。

ET1（ET0）：定时器T1（T0）中断允许位。

EX1（EX0）：外部中断1（0）中断允许位。

中断允许位为0时关闭相应中断，为1时开放相应中断。单片机系统复位后，IE中各中断允许位均被清0，即关闭所有中断。如需要开放相应中断源，则应使用软件进行置位。例如开放外部中断0和定时器1，可使用如下指令：

EA=1; //开放总允许

EX0=1; //开放外部中断0中断

ET1=1; //开放定时器1中断

或者

IE=0x85; //将相应位置1，开放相应中断

3、中断源的优先级控制

51单片机的中断源可设置为两个中断优先级：高优先级中断和低优先级中断，从而可实现两级中断嵌套。

中断优先级控制寄存器IP中各位的名称如表所示。

IP中各位的定义如下：

PT0（PT1）：定时器0（1）的中断优先级控制位。

PX1（PX0）：外部中断1（0）的中断优先级控制位。

PS：串行口的中断优先级控制位。

中断控制位为1时，相应中断为高优先级，为0时相应中断为低优先级。可以通过指令将相应位置1或清0。单片机复位后，IP全部清0。

4、响应中断的条件

单片机响应中断时，必须满足以下几个条件：

（1）有中断源发出中断请求。

（2）中断允许总控制位及申请中断的中断源的中断允许位均为1。

（3）没有同级别或更高级别的中断正在响应。

（4）必须在当前的指令执行完后，才能响应中断。若正在执行RETI或访问IE、IP的指令，则必须再另外执行一条指令后才可以响应中断。

5、中断响应遵循的规则

中断响应遵循如下规则：

先高后低，停低转高，高不理低、自然顺序。

自然优先级按从低到高的顺序是：串行口→定时器T1→外部中断1→定时器T0→外部中断0

6、中断响应过程

CPU响应中断时，由硬件自动执行如下操作：

（1）保护断点，即把程序计数器PC的内容压入堆栈保存。

（2）清内部硬件可清除的中断请求标志位（IE0、IE1、TF0、TF1）。

（3）将被响应的中断源的中断服务程序入口地址送入PC，从而转移到相应的中断服务程序执行。

MCS-51单片机各中断源中断入口地址

7、中断系统应用注意事项

在应用中断系统时应在设计硬件和软件时考虑解决如下问题：

（1）明确任务，确定采用哪些中断源及中断触发方式。

（2）中断优先级分配。

（3）中断服务程序要完成的任务。

（4）程序初始化设置即开放相关中断源。