V12第6章 80C51的中断系统及定时计数器-宋121025

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1、第第6 6章章 80C5180C51的中断系统及定时的中断系统及定时/ /计数器计数器 6.1 中中断概断概述述6.2 中断处理过程中断处理过程6.3 80C51的中断系统及其控制的中断系统及其控制6.4 80C51的中断源的扩展的中断源的扩展6.5 80C51的定时的定时/计数器及其应用计数器及其应用 CPU执行指令是按照用户编写的程序自动进行的。但是，一些意外情况的发生是用户程序无法预知的，如突然掉电和硬件故障的发生。这些意外事件发生时，CPU必须要作出相应的处理。由此，中断就被提出用来解决此类问题。 当然，随着应用的发展，中断的应用不仅局限于解决突发事件，也用于输入/输出、系统调用等方面

2、，使得中断成为微机系统中非常重要的部分。6.1 6.1 中断概述中断概述1. 1. 中断的概念中断的概念 CPU CPU在正常执行程序过程中，在正常执行程序过程中，由于一些由于一些突发事件或故障的产生，导致突发事件或故障的产生，导致CPUCPU暂时中止暂时中止当前操作，而转去执行处理突发事件或故当前操作，而转去执行处理突发事件或故障的相应程序，障的相应程序，并且在该程序执行完成之并且在该程序执行完成之后，返回原程序继续执行，这样的过程叫后，返回原程序继续执行，这样的过程叫做做中断中断 。 原来正常执行的程序称为原来正常执行的程序称为主程序主程序； 用来处理突发事件或故障用来处理突发事件或故障的

3、程序称为的程序称为中断处理子程中断处理子程序序或或中断服务子程序中断服务子程序； 导致中断产生的原因称为导致中断产生的原因称为中断源中断源； 主程序被中断源打断，转主程序被中断源打断，转去执行中断服务子程序的去执行中断服务子程序的位置称为位置称为断点断点 。 由于由于中断是突发事件或故障导致的中断是突发事件或故障导致的，所以所以其其发生的时间点是随机的发生的时间点是随机的。而这些。而这些事件的事件的处理通常是紧急的，需要快速地响应，即处理通常是紧急的，需要快速地响应，即有实时和快速处理的要求。有实时和快速处理的要求。 用户仅通过软件设计往往无法满足这样的用户仅通过软件设计往往无法满足这样的要求

4、，因此需要在要求，因此需要在: :CPUCPU设计之初就把中断设计之初就把中断考虑进去，并通过硬件的方式来实现对中考虑进去，并通过硬件的方式来实现对中断的处理，最终达到中断管理的目的。断的处理，最终达到中断管理的目的。 2. 2. 中断的作用中断的作用（1 1）中断可用于实现突发事件和故障处理）中断可用于实现突发事件和故障处理 突发事件和故障处理是中断设计的原本出突发事件和故障处理是中断设计的原本出发点。发点。 这些事件具有这些事件具有随机性、突发性和紧急性随机性、突发性和紧急性的的特点，特点， 利用中断服务子程序优先执行的特点能够利用中断服务子程序优先执行的特点能够很好地处理这些事件很好地处

5、理这些事件。 如如突然掉电、外部数据通道故障、计算中出现突然掉电、外部数据通道故障、计算中出现除数为零、计算结果出现溢出除数为零、计算结果出现溢出等。等。 （2 2）中断可用于实现同步操作）中断可用于实现同步操作 在在CPUCPU与外围设备交换数据时，两者之间出与外围设备交换数据时，两者之间出现现速度匹配速度匹配问题，经常会出现问题，经常会出现CPUCPU等待外围等待外围设备的情况。如设备的情况。如CPUCPU从键盘读键值时，按键输入从键盘读键值时，按键输入时间是不确定的，时间是不确定的，CPUCPU若一直等待键盘按键，若一直等待键盘按键，就就会会导致导致CPUCPU的时间浪费和利用率降低的时

6、间浪费和利用率降低。如果如果把按键的输入当作突发事件，使用中断来把按键的输入当作突发事件，使用中断来处理，则处理，则CPUCPU无须等待键盘按键，而是处理无须等待键盘按键，而是处理其他程序，在键盘按下后，向其他程序，在键盘按下后，向CPUCPU申请中断，申请中断，然后通过中断机制去读取键值。如此就可然后通过中断机制去读取键值。如此就可以消除等待，以消除等待，提高提高CPUCPU利用率，实现利用率，实现CPUCPU与与外设的同步操作外设的同步操作。 （3 3）中断可用于实现实时处理）中断可用于实现实时处理 在工业控制等嵌入式处理器应用领域，大在工业控制等嵌入式处理器应用领域，大量的量的现场环境参

7、数是实时变化的现场环境参数是实时变化的，这些参，这些参数都需要输入数都需要输入CPUCPU进行处理，然后控制相应进行处理，然后控制相应的装置。这些的装置。这些参数变化是缓慢的，而处理参数变化是缓慢的，而处理却又要求快速，却又要求快速，如核反应堆的温度控制、如核反应堆的温度控制、光纤生产的拉丝转动速度控制光纤生产的拉丝转动速度控制等。这些情等。这些情况的处理都可以也需要通过中断来实现。况的处理都可以也需要通过中断来实现。 （4 4）中断可用于操作系统对硬件的管理）中断可用于操作系统对硬件的管理 还有一类特殊的中断应用就是还有一类特殊的中断应用就是软件中断软件中断。软件中断是一种通过软件指令产生中

8、断软件中断是一种通过软件指令产生中断的方法，的方法，主要应用于通用微机系统中主要应用于通用微机系统中, ,一一些系统功能的调用就是通过软件中断实些系统功能的调用就是通过软件中断实现的，现的，比如比如DOSDOS系统功能调用和系统功能调用和BIOSBIOS系统系统功能调用。功能调用。 3. 3. 中断源的分类中断源的分类 从中断执行过程的角度来看，可以分成两从中断执行过程的角度来看，可以分成两类：类： （1）处理器预先考虑的中断）处理器预先考虑的中断 （2）处理器没有预先考虑而需要扩展的中）处理器没有预先考虑而需要扩展的中断断 （1 1）处理器预先考虑的中断）处理器预先考虑的中断 这些中断发生的

9、时间是不可预知的，但是这些中断发生的时间是不可预知的，但是对这些中断的处理是处理器在设计之初就对这些中断的处理是处理器在设计之初就进行了考虑的。进行了考虑的。如：除数为零中断、溢出中断、如：除数为零中断、溢出中断、掉电中断、集成的接口电路中断。掉电中断、集成的接口电路中断。此类中断发此类中断发生后，硬件可以快速地找到相应的中断服生后，硬件可以快速地找到相应的中断服务子程序去执行。务子程序去执行。不同的处理器对这类中断的不同的处理器对这类中断的选择是不一样的。选择是不一样的。 如：如：80868086系统中，除数为零、溢出和外部非屏蔽系统中，除数为零、溢出和外部非屏蔽中断是这一类的；中断是这一类

10、的； 在在80C5180C51系统中，集成的接口电路中断是这一类系统中，集成的接口电路中断是这一类的。的。 （2 2）处理器没有预先考虑而需要扩展的中断）处理器没有预先考虑而需要扩展的中断 这类中断通常与具体的应用系统有关，同样这类中断通常与具体的应用系统有关，同样的处理器在不同的系统中，的处理器在不同的系统中，需要扩展不同的需要扩展不同的中断。中断。 如：某系统同时需要定时器中断和键盘中断，这些如：某系统同时需要定时器中断和键盘中断，这些中断由外围器件向处理器发出，需要通过扩展电路中断由外围器件向处理器发出，需要通过扩展电路来实现。来实现。对对80C5180C51系列单片机而言，集成的各种外

11、围接系列单片机而言，集成的各种外围接口电路的中断属于第一类口电路的中断属于第一类. .6.2 6.2 中断处理过程中断处理过程 1. 1. 简单中断（只有一个中断源）简单中断（只有一个中断源）（1）中断源识别和中断入口地址查找）中断源识别和中断入口地址查找当处理器收到中断申请，并允许响应时，首先要做当处理器收到中断申请，并允许响应时，首先要做的就是识别中断源。的就是识别中断源。对于第一类对于第一类处理器预先考虑的中断处理器预先考虑的中断，处理器已经给，处理器已经给这类中断安排了中断编号，中断发生后，这类中断安排了中断编号，中断发生后，处理器处理器通过硬件能够自动识别中断源，并依据预先安排通过硬