第五章MCS-51的中断系统.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机原理及应用,5.1 I/O,接口的作用,/,功能,/,定义,5.2,数据的输入,/,输出传送方式,5.3,单片机的中断系统,5.4,中断的举例,第五章,MCS-51,的中断系统,5.1,I/O,接口的作用,/,功能,/,定义,数据,性质,不同,数据,协议,/,格式,不同,速度,不一致,所需,功率,/,电平,不匹配,所需,测控点数量,不匹配,计算机,/,单片机与外设,之间,起,桥梁,的,电路或部件,接口,(interface),。,协调,两者间的,差异,。,一、作用,口地址,可寻址的寄存器,/,端口,地址由选用的地址线条数与地址线名决定,二、接口与端口,地址线,条数,n,决定：寻址范围,=2,n,MCS-51,寻址范围,=,2,16,=65536=64K,字节,地址线在地址总线中的,序名,决定具体地址,一个端口,可能,有多个口地址；,一个口地址,只能,唯一地指向某个端口。,本课程中讲到的,接口可以是,器件,电路板卡,设备,/,装置,站在单片机,/,计算机,一侧,来看待上述过程叫,编址。,站在单片机,/,计算机,外侧,来看待上述过程叫,译码。,接口地址的,编址,/,译码,/,寻址概念,：,通过适当的地址线,(,或控制线，或,I/O,线,),物理上形成某个或某些,片选,/,使能,等信号，,实现与接口对象的一一对应的过程,。,通过,软件与译码电路硬件,实现对外设的片选或使能控制过程叫,寻址。,编址,是设计过程（在先）,译码和寻址,是应用过程（在后）,对,I/O,与存储器编址,通常有两种方式：,独立编址方式：,I/O,与存储器分别编址,(,例如,IBM-PC),统一编址方式：,I/O,与存储器合在一起编址,(,单片机应用系统,),三、编址方式,A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,P0,口是,低,8,位地址,与数据复用口,A7,/D7,A6,/D6,A5,/D5,A4,/D4,A3,/D3,A2,/D2,A1,/D1,A0,/D0,P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0,P2,口是,高,8,位地址,口,单片机对外部器件实现一一对应的,“片选”,通常要用单片机的地址总线,A15A0,中的,部分或全部,，甚至也可以用某些,I/O,线,。,P2.7,P2.5,P2.6,P0口,/CE,/CE,/CE,P2.2-2.0,RAM,（2K）,A10 A9 A8,P2.5,做,RAM,片选线 （,0000H07FFH,）,P2.2,P2.1,P2.0,与,P0,口,共同寻址,2K,字节,存储单元,地址范围：,XX,0,X X,000,0000 0000,XX,0,X X,111,1111 1111,1,、线选寻址,：,用一条或几条地址线对外寻址,MCS-51,单片机,AD7-0,D7-0,D7-0,Q7-0,Q7-0,P2.7,P2.5,P2.6,P0口,/CE,/CE,/CE,P2.2-2.0,RAM（2K）,A10 A9 A8,P2.7,做,输出锁存器,的片选线,地址范围：,0,XXX XXXX XXXX XXXX,MCS-51,单片机,AD7-0,D7-0,D7-0,Q7-0,P2.6,做,输入缓冲器,的片选线,地址范围：,X,0,XX XXXX XXXX XXXX,锁存器,缓冲器,(,例:,7FFFH),(,例:,0BFFFH),常用译码器件：,74LS138,：,3-8,译码器,2,、译码寻址,：,用,地址线,加,译码器件,对外寻址,P2.7,P2.5,P2.6,/CE,/CE,/CE,P0.7-P0.0,74LS138,Y0,A,B,C,G G2A G2B,0#,1#,2#,+5V,MCS-51,Y1,Y2,Y7,/CE,74LS139,：双,2-4,译码器,5.2,数据的输入,/,输出传送方式,查询传送方式,(,LOOK UP,),：,传送前一方先查询另一方的状态，若已经准备好就传送，否则就继续查询,/,等待,一、数据的输入,/,输出传送方式,无条件传送方式：,一方对另一方来说总是准备好的,直接存储器存取方式,(,DMA,),：,双方直接通过总线传送数据,不经,CPU,中转,中断传送方式,(,IRQ,),：,一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传送,数据传送的双方平时各自做自己的工作，一旦,甲方,要求与,乙方,进行数据传送，就主动,发出信号,提出申请，,乙方,接到申请后若,同意,传送，,安排好当前的工作,，再,响应,与甲方发生数据传送。,完事后，回去继续,做打断前的工作。,中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志,提高,CPU,效率,解决速度矛盾,实现并行工作,应付突发事件,二、中断传送方式特点,中断源,中断申请,开放中断,保护现场,中断服务,恢复现场,中断返回,中断涉及的几个环节,（前面提到的,甲方,）,（甲方,发出信号,提出申请）,（,乙方,同意,传送）,（,安排好当前的工作,）,（,响应,乙方,的要求）,（,完事后，回去,）,（,继续,做打断前的工作）,5.3,单片机的中断系统,CPU,在每个机器周期的,S5P2,期间,，会自动查询各个,中断申请标志位,，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。,一、,51,子系列允许,5,个,(52,子系列,6,个,),中断源,2,个外部中断请求：,INT0,，,INT1,2,个片内定时器,/,计数器,T0,和,T1,中断请求：,TF0,，,TF1,，,(,TF2,52,子系列有,T2,）,1,个串行口中断请求：,TI/RI,二、,CPU,识别中断申请的依据,：,5.3.1,单片机的中断源,CPU,在每个机器周期的,S5P2,期间,，会自动查询各个,中断申请标志位,，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。,CPU,识别中断申请的依据,：,Tc,=1/fosc Ts=6Tc Tm=12Tc=6Ts,Tc,Ts,Tm,Tm,S5,S6,S4,S3,S2,S5,S6,S4,S3,S2,S1,此图见,P.40,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,TCON,TF0/TF1,：,定时器溢出中断申请标志位：,=0,：,定时器未溢出；,=1,：,定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。,TR0/TR1,：,定时器运行启停控制位：,=0,：,定时器停止运行；,=1,：,定时器启动运行。,TCON,：,Timer,控制寄存器,，是管理定时器工作的,SFR,（,其中低,4,位管外部中断）,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,TCON,IE0/IE1,：,外部中断申请标志位：,=0,：,没有外部中断申请；,=1,：,有外部中断申请。,IT0/IT1,：,外部中断请求的触发方式选择位：,=0,：在,INT0/INT1,端申请中断的信号,低电平,有效,;,=1,：在,INT0/INT1,端申请中断的信号,负跳变,有效,.,TCON,：,Timer,控制寄存器,，低,4,位管理外部中断,在,CPU,已经开放了外部中断允许的前提下：,在,INT0/INT1,引脚输入一个,负脉冲,或,低电平,，,TCON,寄存器中的,IE0/IE1,标志位自动变,“,1,”,，,检测到,IE0/IE1,变,“,1,”,后,将产生指令：,LCALL 0003H,(/0013H),执行中断服务程序,并将,IE0/IE1,标志位自动清,“,0,”,以备下次申请。,5.3.2,外部中断,(INT0,INT1),申请过程,一、单片机的中断矢量与优先级,中断矢量：,MCS-51,单片机的,5,个中断源分别对应有各自的,中断服务程序入口地址,中断矢量,000BH,TF0,定时,/,计数器,0(T0),002BH,TF2,定时,/,计数器,2(T2),0023H,RI/TI,串行口接收,/,发送,001BH,TF1,定时,/,计数器,1(T1),0013H,IE1,外部中断,1(INT1),0003H,IE0,外部中断,0(INT0),中断优先级,中断矢量,申请标志,中 断 源,最高优先级,最低优先级,PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0,IP,PX0/PX1,：,INT0/1,优先级控制位：,=0,时属,低,优先级；,=1,时属,高,优先级。,PT0/PT1/PT2,：,T0/1/2,中断优先级控制位：,=0,时属低优先级；,=1,时属,高,优先级。,PS1,：,串行口中断优先级控制位：,=0,时属低优先级；,=1,时属,高,优先级。,(0B8H),对,同时发生,多个中断申请时：,不同优先级的中断同时申请,(,很难遇到,),先高后低,相同优先级的中断同时申请,(,很难遇到,),按序执行,正处理低优先级中断又接到高级别中断,高打断低,正处理高优先级中断又接到低级别中断,高不理低,中断优先级处理原则,没有,同级的中断或更高级别的,中断正在处理,；,在中断源提出了,中断申请,且,CPU,此前已经,允许中断,的前提下，还须满足以下,三个条件,:,正在执行的指令必须,执行完最后,1,个机器周期,；,若正在执行,RETI,，,或正在访问,IE,或,IP,寄存器,须执行完上述指令和下一条指令以后方能响应中断。,EA,ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0,IE,中断允许寄存器,IE,(0A8H),EX0/EX1/ET1/ET0/ES,位：,分别是,INT0/1,，,Timer0/1,，,串行口,的中断允许控制位,:,=0,时禁止中断；,=1,时,允许,中断。,ET2,：,T2,中断允许控制位（仅,52,子系列,有）,=0,时禁止中断；,=1,时,允许,中断。,EA,：,总的中断允许控制位（总开关）：,=0,时禁止全部中断；,=1,时,允许,中断。,二、中断系统硬件结构,注,:,各中断允许控制位,=0,开关断开；,=1,开关接通,IE0,EX0,TF0,IE1,TF1,TI,ES,ET1,EX1,ET0,外部中断 请求,0,外部中断 请求,1,内部 定时器,0,内部 定时器,1,内部 串行口,T,R,RI,IE,寄存器,EA,位,IP,寄存器,各单路,开关,总开关,中断源标志位查询机构,高中断级中断请求,低中断级中断请求,中断入口,中断源标志位,INT0,INT1,中断入口,中断源标志位,三、外部中断,及,中断请求的撤除,低电平,/,负脉冲,INT0/INT1,引脚可,触发中断,TF1 TR1 TF0 TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,TCON,(88H),IT0/IT1,：,INT0/1,的触发方式选择位：,IT0/IT1,=0,时，,INT0/INT1,是,低电平,有效；,IT0/IT1,=1,时，,INT0/INT1,是,负跳变,有效。,低电平触发,引脚上的低电平须持续到中断发生。若中断返回前仍未,及时撤除,低电平,将再次中断。,负脉冲触发,CPU,在前一机器周期采到,INT0/INT1,引脚为高,后一机器周期采到为低才认为是一次中断请求。,CPU,可,记忆申请,、可,自动撤除中断申请。,外部低电平中断的撤除,外来的低电平,反相,CLK,端产生上跳沿,D,端的,“,0,”,打到,Q,端,申请中断,INTx,P1.0,CLK,S,Q,D,外来中断申请信号,(,低电平,),MCS-51,74LS74,S=0,则,Q=1,中断返回前对,P1.0,送,“,0,”,令,Q,端变为,“,1,”,指令如下：,ANL P1,，,#0FEH,=CLR P1.0 ;,令,Q,端置,“,1,”,ORL P1,#01H,=SETB P1.0;,令,S,端置,“,1,”,以免下次中断来时,Q,端不能变,“,0,”,四、中断应用前后要做的几项工作,中断前,开中断允许：,必须,选择优先级：根据需要选择，,可有,/,可无,设置控制位：,INTx,触发方式,(,ITx,),Tx,TCON,TMOD,TRx,初值,RI/TI,SCON,REN,RB8,TB8,中断后,进入中断服务,后,：,保护现场,，,关中断,，,退出中断服务,前,：,恢复现场,开中断,设,Tx,的初,值,清,TI/RI,中断服务程序的最后一条指令必是,RETI,通过,外部中断,1,在中断服务中将,B,寄存器里的内容,左环移一位,。,已知,:(,B,),=01h,要求采用边沿触发,低优先级。,此例的,实际意义：,在,INT1,引脚接一个,按钮开关,到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：,依次点亮八盏灯中的一盏,。,5.4,中断应用的举例,中断应用,程序举例：,通过,外部中断,1,在中断服务中将,B,寄存器里的内容,左环移一位。,已知,:(,B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。,此例的,实际意义：,在,INT1,引脚接一个,按钮开关,到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：,依次点亮八盏灯中的一盏。,P1.0,P1.7,INT1,300,ORG 0000H,LJMP,MAIN,ORG 0013H,;,中断矢量,LJMP,INT,MAIN,：,SETB EA ;,开总中断允许,“,开关,”,SETB EX1 ;,开分中断允许,“,开关,”,CLR PX1 ;0,优先级（也可不要此句）,SETB IT1 ;,边沿触发,MOV B,#01H;,给,B,寄存器赋初值,HERE,：,SJMP HERE ;,原地等待中断申请,INT,：,MOV A,，,B ;,自,B,寄存器中,取数,RL A ;,左环移一次,MOV B,，,A ;,存回,B,备下次取用,(MOV P1,，,A);,输出到,P1,口,RETI ;,中断返回,中断服 务程序,