嵌入式（二十三）：中断

1、硬件中断系统
a、中断的概念：
在执行程序的过程中，由于某种外界的原因，必须尽快终止当前的程序执行，而去执行相应的处理程序，待处理结束后，在回来继续执行被终止的程序。这种机制——称计算机中断系统
b、计算机系统中传送数据的几种方式：
例如：数据块输入/出到IO设备
①、正常程序——顺序地（不仅传送数据）
②、中断机制——事件触发（不仅传送数据）
③、DMA传送——专门的（仅传送数据）
c、中断的优点：
①、提供对异常事件响应机制，提高计算机效率
②、有效提高计算机实时性
d、中断系统的主要问题：
①、中断源（中断事件、异常事件）
②、中断优先级
③、中断嵌套
④、中断响应
⑤、中断返回
2、8051（标准51）的中断系统：
a、5个中断源：
①、具有二个中断优先级（高优先级、低优先级，同一级内也有优先）
②、中断服务程序可以嵌套
③、允许或禁止向CPU请求中断
b、有关的特殊功能寄存器（SFR）有：
①、中断允许寄存器IE
②、中断优先级控制寄存器IP
注：
均可位寻址。
另中断源寄存器（TCON、SCON中的有关位）
c、中断系统结构：

d、中断源：
①、外部中断源：
INT0——外部中断0（与P3.2脚复用）
INT1——外部中断1（与P3.3脚复用）
注：
IE0、IE1、IT0、IT1在TCON的低四位
触发方式控制位：
IT0（IT1）=0：低电平触发；
IT0（IT1）=1：边沿触发
中断标志IE0（IE1）＝1时，产生中断，CPU响应后由硬件自动清零。（注意：电平触发时，应在中断返回前撤除中断源）
②、内部中断源
T0 ——定时器0溢出
T1 ——定时器1溢出
TI、RI ——串行通信
注： 
中断标志TF0 （TF1） ：定时器T0 （T1）溢出时，置1，产生中断请求；CPU响应中断后由硬件自动清零
串行口中断标志TI（发送中断标志）、 RI（接收中断标志）：
TI或RI为1时产生串行中断（同一个中断），TI、RI必须由软件清零
TI中断：发送完一帧字符时，硬件自动置TI为1
RI中断：接收到一帧字符时，硬件自动置RI为1
③、中断标志位：
中断请求实际上是由对应的中断标志位产生的（IE0、IE1、TF0、TF1、TI或RI）
中断标志位在中断事件发生时自动置“1”，CPU响应中断后，对应的标志位一般自动清“0”（除开RI、TI外）
RI、TI必须由软件清“0” 
中断标志位也可以软件访问（读/写），通过软件置“1”，也可以产生中断
e、中断控制：
①、中断使能控制IE（A8H)：
EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0
注意：复位时，禁止所有中断
②、中断优先级控制 IP(B8H)
— — — PS PT1 PX1 PT0 PX0
每一中断源可编程为高优先级或低优先级中断；可实现二级嵌套
③、默认的优先次序
（高）INT0、C/T0、INT1、C/T1、串行口中断（低）
f、中断的响应过程：
每个机器周期都自动检查每一中断源，若查询到某个中断标志位为1 ，且不是下述情况之一，则将在下一个机器周期响应次序最高中断请求。
因为跳转语句的时间不确定，所以不建议软件重装，而是自动重装。
①、CPU正在处理相同或更高级的中断请求；
②、现在的机器周期不是执行指令的最后一个机器 周期
③、正在执行的指令是RETI或对IE、IP的写操作指令。（执行这些指令后，至少再执行一条指令后才会响应中断）
g、CPU响应中断时完成工作
①、置位相应的优先级状态触发器
②、保留断点，即PC值压栈、SP＋2，上电复位时，SP的值为08H。
注意，如果堆栈与内存冲突，编译器无法发现；堆栈问题很难发现。
③、清相应的中断标志位：IE0、IE1、TF0或TF1
④、转向中断服务程序的入口地址，即送PC为中断入口地址
h、硬件中断返回：
当执行到 RETI（return）时，硬件中断服务程序返回到原中断位置，并将中断时内部硬件保留的PC值放到PC中
注：
①、中断返回前，保证中断请求的撤除
②、RET——CALL语句（子程序）返回
③、各个中断源的中断入口地址均已由系统规定，不能改动。
中断源： INT0、 C/T0、 INT1、 C/T1、 串行口
入口地址：0003H、000BH、0013H、001BH、0023H
C语言中断号（interrupt）： 0 1 2 3 4
（ROM中7个特殊地址）
3、C51中断控制（软件书写）：
a、TH0和TL0是一组十六位定时器，实际上就是一个寄存器，当时钟走到这一个十六位的数值的时候，会中断一次，执行一次所有标有interrupt 1的中断函数。一般用(65535-a)/256来表示a1us的高八位，用(65535-a)%256来表示a1us的低八位。这个初值时指计数器开始计数的时候从这个数开始，直到产生溢出，然后执行中断函数。
b、IE1外部中断1，当为1的时候外部中断向cpu请求中断，cpu响应时执行中断函数并清零IE1，IE0同理
c、TMOD是定时器控制寄存器，对于定时器0的工作方式有：
0x00（方式0,16位自动重装计数器），
0x01（方式1，16位计数器），
0x2（方式2,8位自动加载计数器），
0x3（方式3，仅适用于T0），一般来讲都选用方式1；
同样的，对于定时器1的工作方式有：
0x00（16位自动重装计数器）,
0x10（16位计数器）,
0x20,0x30（此时无效）四种方式。
d、TCON主要用于控制定时/计数器的启动/停止，保存T0、T1的溢出和中断标志
e、RI接收中断标志位，当为1时表示接收完第八位数据
f、EA为0的时候禁止所有中断，否则由个别位控制开启中断。当有中断函数的时候记得设置为1
g、ET0定时器0的中断允许，为1时允许
h、EX0外部中断INT0的中断允许
i、ES串口中断允许控制位，1开串口中断，0关串口中断
j、TR0是开启定时器0，即允许T0计数；TR1开启定时器1，即允许T1计数
k、当定时器工作在计数方式时，外部事件可通过引脚P3^{4（对应T0）或P3}5（对应T1）进行输入
l、中断方式：
外部中断0，interrupt 0，优先级最高；
定时/计数0中断，interrupt 1，优先级次之；
外部中断1，interrupt 2,；
定时/计数器1中断，interrupt 3,；
串口中断，interrupt 4

4、中断系统的初始化过程：
a、设定各功能部件的工作方式
b、开相应中断源的中断（设置IE）
c、设定中断优先级（设置IP）
d、启动功能部件工作
e、注：
①、现场保护与恢复问题
PUSH direct： SP＋1、（SP）<- （direct）
POP direct ： （direct） <- （SP）、SP－1
②、堆栈与堆栈指针SP问题
C51单片机堆栈在RAM区，地址向上增长（＋）
SP指向堆顶单元
SP上电复位值＝07H（从第1组工作寄存器开始！）
③、工作寄存器组选择问题
RS0、RS1
④、编程策略：汇报策略、C语言（编译器策略）