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单片机中断多优先级的软件扩展方法

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:为了解决MCS-51系列单片机只能由IP寄存器设定两级优先级的问题,文中给出了利用软件对中断优先级进行扩展的方法,同时给出了高于两个优先级的多优先级软件扩展程序。

    关键词:单片机;中断;优先级;寄存器

1 引言

所谓中断是指当CPU正在处理某件事情的时候,外部发生的某一事件(如一个电平的变化,一个脉冲沿的发生或定时器计数溢出等)请求CPU迅速去处理,于是CPU暂时中止当前的工作,转去处理所发生的事件。中断服务处理完该事件以后,再回到原来被中止的地方继续原来的工作,这样的一个过程称之为中断。以8051为例,中断系统含有5个中断源,分别是外部中断0请求(INT0),外部中断1请求(INT1),定时/计数器0溢出中断请求(T0),定时/计数器1溢出中断请求(T1)以及串行口中断请求(Tx/Rx)。既然系统含有5个中断源,就有可能出现数个中断源同时提出中断请求的情况,这样,设计人员必须事先根据它们的轻重缓急来为每个中断源确定CPU对其的响应顺序。然而,对于中断优先级寄存器IP来说,只可能设定两级优先,即控制位为1时对应的中断源为高级中断,反之,控制位为0时对应的为低级中断。这样就出现一个问题:如果一个中断正在执行,如何才能让它响应同级甚至是低级中断请求呢?

2 中断多优先级的扩展

根据8051的结构特点,其中断系统中含有两个不可寻址的“优先级生效”触发器。一个用于指出CPU是否正在执行高优先级的中断服务程序,这个触发器为1时,系统将屏蔽所有的中断请求;另一个则指出CPU是否正在执行低优先级中断服务程序,该触发器为1时,将阻止除高优先级以外的一切中断请求。由此可见,若要响应同级甚至是低级中断请求,必须使得该“优先级生效”触发器清零。但该触发器又是不可寻址的,所以无法用软件直接清零。遍历系统所提供的111条指令,只有RETI可以达到此目的。该指令可在CPU执行该指令时,一方面清除中断响应时所置位的“优先级生效”触发器,另一方面可从当前栈顶弹出断点地址送入程序计数PC,从而返回主程序。

3 软件扩展方法

3.1 高级中断源响应低级中断源的软件设计

现以当前IE=84H(开放外部中断1及总控制位),IP=04H设定INT1为高优先级正在执行外部中断1服务子程序为例来进行说明。如欲响应串行口中断,也就是要实现高级中断源响应低级中断源,设计时可加入如下代码而无须改变IP寄存器的内容:

PUSH IE ;IE内容入栈保护

MOV IE , #10010000B ;开放串行口中断

CALL PP ;继续执行原中断子程序,但可

随时响应串行口中断请求

...

POP IE ;恢复原IE内容

RETI

PP: RETI

3.2 同级中断源之间的响应

上述代码体现了高级中断源(INT1)响应低级中断源(串行口)的软件实现方法。但是, 8051系统共含有5个中断源,因此必须解决同优先级中断之间的嵌套问题,具体源程序如下:

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H

LJMP X0 ;INT0入口地址

ORG 000BH

LJMP T0 ;T0入口地址

ORG 0013H

LJMP X1 ;INT1入口地址

ORG 001BH

LJMP T1 ;T1入口地址

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