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1、汽车单片机与车载网络技术汽车单片机与车载网络技术第第第第4 4章章章章MCS-51MCS-51单片单片单片单片机中断、定时系统及串行机中断、定时系统及串行机中断、定时系统及串行机中断、定时系统及串行数据通信数据通信数据通信数据通信 本节知识点：4.1 MCS-514.1 MCS-51单片机的中断系统单片机的中断系统中断的结构中断的结构1中断源中断源2中断请求标志中断请求标志3中断允许标志中断允许标志4中断优先级中断优先级5中断初始化过程中断初始化过程6你正在看书回来接着看书电话铃响了接电话生活中的中断4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念 中断是指计算机在执行某一程序的过程中,由于计算机
2、系统内、外的某种原因,而必须中止原程序的执行,转去执行相应的处理程序,待处理结束之后,再回来继续执行被中止的原程序的过程。概念4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念中断系统是计算机的重要指标之一。中断系统是计算机的重要指标之一。4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念某人看书 执行主程序 日常事务电话铃响 中断信号如INT0 中断请求暂停看书 暂停执行主程序 中断响应书中作记号 当前PC入栈 保护断点电话谈话 执行中断程序 中断服务继续看书 返回主程序 中断返回日常生活中的中断与计日常生活中的中断与计算机中断的比较：算机中断的比较：4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念中断处理
3、与子程序调用的区别中断处理与子程序调用的区别 调用哪个子程序、完成什么任务是用户设计调用哪个子程序、完成什么任务是用户设计程序时事先安排好的，是采用子程序调用指令实程序时事先安排好的，是采用子程序调用指令实现的；而中断事件发生是随机的，哪个事件发生、现的；而中断事件发生是随机的，哪个事件发生、何时调用中断处理程序是事先无法确定的，在程何时调用中断处理程序是事先无法确定的，在程序中无法事先安排调用指令，调用中断处理程序序中无法事先安排调用指令，调用中断处理程序的过程是由硬件自动完成的。的过程是由硬件自动完成的。4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念中断系统：实现中断功能的部件中断系统：实现
4、中断功能的部件中断源：产生中断的请求源中断源：产生中断的请求源,即产生中断的原因。即产生中断的原因。中断请求：中断源向中断请求：中断源向CPU提出的处理请求提出的处理请求中断响应过程：中断响应过程：CPU暂时中止自身事务暂时中止自身事务,转去执行转去执行所发生的事件所发生的事件.中断服务中断服务(中断处理中断处理)：对事件的整个处理过程。：对事件的整个处理过程。中断返回：处理完毕中断返回：处理完毕,再回到原来被中止的地方再回到原来被中止的地方.相关概念相关概念4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念中断的作用中断的作用实现高速CPU与慢速外设之间的配合；实现实时处理；实现故障的紧急处理；便
5、于人机联系。及时处理突发事件，大大提升系统及时处理突发事件，大大提升系统性能！性能！4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念中断的应用中断的应用汽车被撬时，车灯闪烁报警，警报声响起汽车超速时，GPS蜂鸣报警4.1.1 4.1.1 中断的中断的概念概念11 51单片机中断系统结构单片机中断系统结构IE0TF0IE1TF1INT0INT1T0T1TIRIEX0ET0EX1ET1ES1EAPX0PT0PX1PT1PS中断向量地址高低查询循序PC高级中断请求PC低级中断请求中断向量地址高低01IT1IT01010101010TXRX查询循序01SCONIEIPTCON硬件查询中断标志中断选择中断源
6、允许全局中断允许中断优先级寄存器4.1.2 MCS-51单片机中断源单片机中断源1、中断源、中断源你正在看书回来接着看书门铃响了接电话生活中不止一个中断源水开了4.1.2 MCS-51单片机中断源单片机中断源1、中断源、中断源 中断源是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源，可以人为设定，也可以将突发性随机事件设置成中断源。4.1.2 MCS-51单片机中断源单片机中断源MCS-51单片机有单片机有5个中断源，个中断源，2个中断优先级；个中断优先级；它的中断处理程序可实现两级嵌套，有较强的中它的中断处理程序可实现两级嵌套，有较强的中断处理能力；断处理能力；单片机对中断系统的管理是通过相关的
7、专用寄存单片机对中断系统的管理是通过相关的专用寄存器来实现的。器来实现的。4.1.2 MCS-51单片机中断源单片机中断源1651中断系统有中断系统有4个个SFR：TCON TCON(88H):SCON SCON(98H):IE IE(0A8H):IP IP(0B8H):单片机中断系统就是由这单片机中断系统就是由这4个个SFR来控制的。来控制的。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0PT2PSPT1PX1PT0PX0SM0SM1SM2RENTB0RB0TIRIEAET2ESET1EX1ET0EX04.1.2 MCS-51单片机中断源单片机中断源17你正在看书回来接着看书水开了水壶是鸣
8、叫几声提醒你，还是一直鸣叫？(1)TCON的中断标志位的中断标志位2.中断请求标志中断请求标志182.中断请求标志中断请求标志(1)TCON的中断标志位的中断标志位TCON为为T/C控制寄存器，也锁存控制寄存器，也锁存T0和和T1的溢出中的溢出中断标志和断标志和INT0和和INT1的中断标志等。的中断标志等。当中断源有中断时，由硬件当中断源有中断时，由硬件自动自动对相应位置对相应位置“1”。响应中断后由硬件响应中断后由硬件自动清除自动清除相应的标志位。相应的标志位。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON(88H)(LSB)(MSB)192.中断请求标志中断请求标志(1)TCO
9、N的中断标志位的中断标志位TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON(88H)IT0：外中断：外中断0(INT0)请求信号方式控制位请求信号方式控制位(ICON.0)IT0=0，低电平有效，即低电平引起中断；，低电平有效，即低电平引起中断；IT0=1，负跳变有效，即高电平跳变到低电平时引起，负跳变有效，即高电平跳变到低电平时引起中断。中断。IT1：外中断：外中断1(INT1)请求信号方式控制位请求信号方式控制位(ICON.2)作用同作用同IT0(LSB)(MSB)20(2)SCON的中断标志位的中断标志位SCON为串口控制寄存器为串口控制寄存器,锁存锁存TI和和RI的中断标志。的
10、中断标志。串口的发送和接收中断串口的发送和接收中断(逻辑或逻辑或)共用一个中断源。共用一个中断源。当发送或接收有中断时，由当发送或接收有中断时，由硬件硬件对对TI或或RI置置“1”。中断响应后需要由中断响应后需要由软件软件判断判断TI和和RI位，并位，并只能由软只能由软件清除件清除TI或或RI标志位。标志位。SM0SM1SM2RENTB0RB0TIRISCON(98H)(LSB)(MSB)213.中断控制中断控制EAET2ESET1EX1ET0EX0(MSB)(LSB)IE(0A8H)中断申请后，CPU是否相应中断，由IE相应位控制，可通过对IE编程来设置。(1)中断允许控制寄存器中断允许控制
11、寄存器IEIE各位如下(1有效)：lEX0：INT0中断允许位；lET0：T/C0中断允许位；lEX1：INT1中断允许位；lET1：T/C1中断允许位；lES：串口中断允许位；lET2：T/C2中断允许位(仅52系列有)；lEA：CPU中断总允许位。2251单片机复位后，单片机复位后，IE被清被清“0”，即所有中断被禁止。，即所有中断被禁止。要使某一个中断源被允许中断，除了要使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位的被相应的位的被置置“1”，还必须使，还必须使EA位位=1。改变改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即：的内容，可由位操作指令来实现，即：SETB bit；CLR bit。也可
12、按自己来实现：也可按自己来实现：MOV IE，#XXHEAET2ESET1EX1ET0EX0(MSB)(LSB)IE(0A8H)23例例1 若允许片内若允许片内2个定时器个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置中断请求。编写设置IE的相应程序段。的相应程序段。(1)用位操作指令来编写如下程序段：用位操作指令来编写如下程序段：CLR ES ；禁止串行口中断；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断；禁止外部中断1中断中断 CLR EX0；禁止外部中断；禁止外部中断0中断中断 SETB ET0；允许定时器；允许定时器/计数器计数器T0中断中断 SE
13、TB ET1；允许定时器；允许定时器/计数器计数器T1中断中断 SETB EA；CPU开中断开中断(2)用字节操作指令来编写：用字节操作指令来编写：MOV IE，#8AHEAET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0(2)中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IP你正在看书回来接着看书门铃响了接电话几件事情同时发生，先处理哪一个呢？水开了25PT2PSPT1PX1PT0PX0(MSB)(LSB)IP(0B8H)5个中断源可分2个优先级，由IP通过编程来设置。(2)中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IPIP各位如下(“1”选为高级，“0”选为低级)：lPX0：INT0优先级设定位；lP
14、T0：T/C0优先级设定位；lPX1：INT1优先级设定位；lPT1：T/C1优先级设定位；lPS：串行口优先级设定位；lPT2：T/C2优先级设定位(仅52系列有)。26由软件可改变各中断源的中断优先级。由软件可改变各中断源的中断优先级。51的中断系统有两个不可寻址的的中断系统有两个不可寻址的“优先级激活触发器优先级激活触发器”:一个是指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中一个是指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中断均被阻止。断均被阻止。另一个是指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中另一个是指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中断都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。断都被阻止
15、，但不阻断高优先级的中断请求。当几个同一优先级的中断请求时，优先响应哪一个中断，当几个同一优先级的中断请求时，优先响应哪一个中断，取决于内部的查询顺序。取决于内部的查询顺序。查询顺序如下：查询顺序如下：27中断源中断源中断标志中断标志同级内优先级同级内优先级外部中断外部中断0(INT0)IE0最高最高定时器定时器0溢出中断溢出中断(T0)TF0外部中断外部中断1(INT1)IE1定时器定时器1溢出中断溢出中断(T1)TF1串口中断串口中断RI或或TI定时器定时器2溢出中断溢出中断(T2)TF2或或EXF最低最低2个优先级中，个优先级中，同级中断的优先次序如下：28例例2 设置设置IP寄存器的初
16、始值，使寄存器的初始值，使2个外部中断请求为高优先个外部中断请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。级，其它中断请求为低优先级。(1)用位操作指令用位操作指令SETB PX0；2个外中断为高优先级个外中断为高优先级SETB PX1CLR PS；串口为低优先级中断；串口为低优先级中断CLR PT0；2个定时器个定时器/计数器低优先级中断计数器低优先级中断CLR PT1(2)用字节操作指令用字节操作指令MOV IP，#05HPT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0294.1.3 MCS-51单片机中断响应与服务单片机中断响应与服务一、中断响应条件一、中断响应条件中断请求被响应需满足以下必要条件
17、：中断请求被响应需满足以下必要条件：(1)中断源有请求；中断源有请求；(2)IE的的EA=1，且，且IE相应的中断允许位为相应的中断允许位为1；(3)无同级或高级中断正在服务；无同级或高级中断正在服务；(4)现行指令执行完最后一个机器周期。现行指令执行完最后一个机器周期。若有下列任何一种情况存在，中断响应都会受到阻断。若有下列任何一种情况存在，中断响应都会受到阻断。(1)CPU正在执行一个同级或高优先级的中断服务程序。正在执行一个同级或高优先级的中断服务程序。(2)正在执行的指令尚未执行完。正在执行的指令尚未执行完。(3)正在执行中断返回指令正在执行中断返回指令 RETI或者对专用寄存器或者对
18、专用寄存器IE、IP进进行读行读/写的指令。写的指令。30二、中断的响应二、中断的响应CPU响应中断后由硬件完成以下任务：响应中断后由硬件完成以下任务：(1)被响应的中断优先级状态触发器置被响应的中断优先级状态触发器置“1”;(2)当前当前PC的内容压入堆栈，然后执行中断服务程序；的内容压入堆栈，然后执行中断服务程序；(相当于隐含执行一条相当于隐含执行一条LCALL指令。指令。)(3)清相应的中断标志位；清相应的中断标志位；(串口中断标志串口中断标志 RI和和TI须由软件清除！须由软件清除！)(4)被响应的中断服务程序入口地址送入被响应的中断服务程序入口地址送入PC，转入相，转入相应的中断服务
19、程序。应的中断服务程序。各中断源服务程序入口地址是固定的，如下所示：各中断源服务程序入口地址是固定的，如下所示：31中断源服务程序的入口地址中断源服务程序的入口地址中断源中断源中断标志中断标志中断入口中断入口 同级内优先级同级内优先级外部中断外部中断0(INT0)IE00003H最高最高定时器定时器0溢出中断溢出中断(T0)TF0000BH外部中断外部中断1(INT1)IE10013H定时器定时器1溢出中断溢出中断(T1)TF1001BH串口中断串口中断RI或或TI0023H定时器定时器2溢出中断溢出中断(T2)TF2或或EXF002BH最低最低32三、复位状态三、复位状态寄存器寄存器复位状态
20、复位状态寄存器寄存器复位状态复位状态PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFHSCON00HIP00000SBUFIE000000PCON00000033四、外部中断的响应时间四、外部中断的响应时间外部中断的外部中断的最短响应时间最短响应时间为为3个机器周期个机器周期:(1)查询中断请求标志位占查询中断请求标志位占1个机器周期。个机器周期。(2)指令指令LCALL转到相应的中断入口需转到相应的中断入口需2个机器周期。个机器周期。外部中断的外部中断的最长响应时间最长响应时间为
21、为8个机器周期：个机器周期：(1)发生在发生在CPU对中断标志查询时，刚好正要执行对中断标志查询时，刚好正要执行RETI或是访问或是访问IE或或IP指令，则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后才指令，则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后才能响应中断，最长需能响应中断，最长需2个机器周期。个机器周期。(2)接着再执行一条指令接着再执行一条指令,按最长指令按最长指令(MUL和和DIV)4个机器周期。个机器周期。(3)硬件调用硬件调用LCALL的执行需要的执行需要2个机器周期。个机器周期。对外部中断请求的响应时间在对外部中断请求的响应时间在38个机器周期之间个机器周期之间。34五、程序的初始化
22、五、程序的初始化复位后，复位后，PC指向指向0000H，一般在，一般在0000H处放置一条处放置一条SJMP或或AJMP指令跳转到指令跳转到0030H后，避开被占用区域后，避开被占用区域;(由于中断服务的入口地址由于中断服务的入口地址0003H、000BH、0013H、001BH、0023H、002BH被占用，故选在被占用，故选在0030H以后。以后。)在中断服务程序各入口地址处放置一条在中断服务程序各入口地址处放置一条LJMP指令，指指令，指向实际中断服务程序；向实际中断服务程序；一般将一般将SP指向指向30H后，避开内部后，避开内部RAM的工作寄存器组的工作寄存器组和位寻址区。和位寻址区。
23、(复位后，复位后，SP指向内部指向内部RAM的的07H单元，因内部单元，因内部RAM的的00H1FH为为R0R7的的4个区，而个区，而20H2FH为位寻址区。为位寻址区。)3551单片机程序的初始化：单片机程序的初始化：ORG 0000HAJMP MAIN;转主程序转主程序ORG 0003HLJMP PINT0;转外部中断转外部中断0ORG 000BHLJMP TINT0;转定时器转定时器0ORG 0013HLJMP PINT1;转外部中断转外部中断1ORG 001BHLJMP TINT1;转定时器转定时器1ORG 0023HLJMP SINT;转串行通信转串行通信 ORG 0030HMAIN
24、:MOV SP,#30H .LJMP XXXPINT0:.RETITINT0:.RETIPINT1:.RETITINT1:.RETISINT:.RETI36对对4个个SFR的有关控制位进行赋值：的有关控制位进行赋值：(1)对对IP选优先级选优先级;(2)对对IE选各中断允许选各中断允许(总中断允许位总中断允许位EA暂不选暂不选);(3)若是外部中断，则对若是外部中断，则对TCON确定触发方式；确定触发方式；(4)最后开总中断最后开总中断EA=1。37例题：例题：如图所示是外部中断源为单片机控制的数据传如图所示是外部中断源为单片机控制的数据传输系统输系统.P1.P1口设置为数据输入口口设置为数据
25、输入口,外围设备每准备外围设备每准备好一个数据时好一个数据时,发出一个选通信号发出一个选通信号,向向CPUCPU发出中断发出中断请求请求(int0)(int0)38ORG 0000HSTART:LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0030HMAIN :CLR IT0 SETB EA SETB EX0 MOV R0,#30H；程序地址；转至主程序；中断服务程序入口；转至中断服务程序；设置外中断0为电平触发；CPU开总中断；开外中断0；设置数据区地址指针；主程序的其他工作39ORG 0100HINT0:PUSH PSW PUSH A CLR P3.0 NOPNOP SETB P3.0 MOV A,P1 MOV R0,AINC R0POP APOP PSWRETI；INT0(外中断0)程序地址；保护现场；P3.0输出”0”；空操作；P3.0输出”1”；输入外部数据；存入数据存储器；修改数据指针,指向下一单元；可以加入其他工作；恢复现场；中断返回汽车单片机汽车单片机