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中断系统(1)
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1.什么是中断?有什么用?
中断是在有中断请求时暂停当前工作去执行被请求的工作内容,在完成请求的工作内容之后回来继续之前未完成的工作的一个过程。
例如,你正在打王者荣耀的时候你妈回来但没有带钥匙需要你去开门,这个时候你就需要先停下你的操作去开门,开完门之后继续排位上分,这样相当于你完成了一次中断过程。在这个例子里,你妈相当于一个中断源,她来发起中断请求(开门),而你相当于是单片机中的CPU,打王者相当于你在执行当前的程序。
中断对于提升CPU工作效率、应对突发状况 以及实现分时操作(解决快速的CPU与慢速的外设之间的矛盾)等具有重要作用。
2.中断系统的结构
中断系统结构如图所示:
1)中断请求源:
51单片机的中断系统共有5个中断请求源:2个外部中断请求源,2个定时器/计数器溢出中断请求源,1个串行口中断请求源。
2)中断源寄存器:
寄存器TCON的功能是接收外部中断源和定时器/计数器送入的中断请求信号,各标志位及其字节地址如下所示:
8FH | 8EH | 8DH | 8CH | 8BH | 8AH | 89H | 88H |
TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
IT0和IT1分别是外部中断INT0和INT1的触发方式控制位,置0时为低电平触发方式,置1时为下降沿触发方式。
IE0和IE1分别是外部中断INT0和INT1的中断请求标志位,如低于接到P3.3 引脚的INT1为例,外部有中断请求输入P3.3时,寄存器TCON中的IE1会被硬件自动置“1”,CPU响应中断后,该位自动清0。
TF0和TF1分别为定时器/计数器T0和T1的中断请求标志位。(与IE位类似)
TR0和TR1分别为定时器/计数器T0和T1的启动/停止位。若编程时将TR0或TR1置“1”,那么定时器/计数器就开始工作;若编程时将TR0或TR1置“0”,那么定时器/计数器就停止工作。
单片机复位时,TCON各位均被初始化为“0”。
串行通信控制寄存器SCON的功能是接收串行通信口收到的中断请求信号。此处暂不对SCON寄存器展开叙述。
3)中断允许寄存器IE(可位操作的8位寄存器):
如中断系统结构图中所示,IE中共有1个中断允许总控制位EA,5个中断允许源控制位,这5个中断允许位都是“1”时允许中断,“0”时禁止中断。
单片机复位之后IE被清0,所有中断请求被禁止,若需要进行中断则要对IE进行相应设置,实现方法有位操作和字节操作。如若要使定时器/计数器T0溢出中断被允许,则应该使EA和ET0为“1”,其它位为“0”。
位操作:EA=1;ET0=1;
字节操作:IE=0X82(即IE=10000010B)
4)中断优先级控制寄存器IP(可位操作的8位寄存器):
中断优先级控制寄存器IP的作用是可使某些自然优先级较低的中断源请求先被接受,如中断系统结构图中所示,IP中有5位可以进行操作。其中被置“1”的中断源信号被定义为具有高优先级,被置“0”的中断源信号被定义为具有低优先级。
和IE一样,IP也有位操作和字节操作两种方式。
3.中断源被响应需要满足的条件
根据中断系统结构图不难知道,一个中断源被响应需要满足的条件有:
1)CPU开中断,即IE寄存器中EA位为1;
2)该中断源发出请求,即该中断源对应的中断请求标志位为1;
3)该中断源的中断允许位为1;
4)没有同级或者更高级的中断正在被服务。