51单片机学习记录（三）中断系统

前面讲到了关于51单片机的中断，串口通信，但是他的中断系统没有详细介绍，因此这里就来把他的中断系统做一个理清。

注：下面内容参考普中科技51单片机教程

1、中断系统介绍

1、中断概念

首先还是中断系统的流程，就是发生中断后的处理过程：

相关概念，下面例举一些后面可能出现的概念，可能会在后面出现的：

• 中断源：引起CPU中断的因素
• 中断优先级：当同时有多个CPU发生中断的时候多个中断源根据中断优先级来排队（高优先级打断低优先级中断就会发生中断嵌套现象）

51单片机上的中断系统可以总结为：

• 外部中断O(INTO)
• 外部中断 1(INT1)
• 外部中断 2(INT2)
• 外部中断 3(INT3)
• 定时器 0中断
• 定时器 1 中断
• 定时器 2 中断
• 串口(UART)中断

这里需要注意的就是外部中断2和3还有定时器2中断有些51不一定有，这里需要慎用，这里51一共有四个中断优先级（差一点的只有2个中断优先级）

普中这里还提供了相关的中断查询表

如果设定的中断优先级相同的话，中断执行的先后要按照下表中的相同优先级内的查询次序来决定：

2、中断相关寄存器

这里51单片机对中断的控制都在一个叫中断允许寄存器IE来进行控制的，这里也是用普中给的这个图来看

相关位的说明如下：

• EX0(IE.0)， 外部中断 0 允许位
• ET0(IE.1)， 定时/计数器 T0 中断允许位
• EX1(IE.2)， 外部中断 0 允许位
• ET1(IE.3)， 定时/计数器 T1 中断允许位
• ES（IE.4)， 串行口中断允许位
• EA (IE.7)， CPU 中断允许（总允许） 位

开启了中断之后获取中断请求需要读取中断请求标志，也是一个寄存器为TCON，如下所示：

相关位的说明如下：

• IT0（TCON.0） ， 外部中断 0 触发方式控制位
  当 IT0=0 时， 为电平触发方式
  当 IT0=1 时， 为边沿触发方式（下降沿有效）
• IE0（TCON.1） ， 外部中断 0 中断请求标志位
• IT1（TCON.2） ， 外部中断 1 触发方式控制位
• IE1（TCON.3） ， 外部中断 1 中断请求标志位
• TF0（ TCON.5） ， 定时/计数器 T0 溢出中断请求标志位
• TF1（ TCON.7） ， 定时/计数器 T1 溢出中断请求标志位

下面就是中断优先级和中断号了：

中断号如下所示：

综上就是一个中断的所有过程了，那么我们要想自己的中断被响应，就需要：

• 中断源设置了中断请求
• 中断源中断允许被触发
• 总中断开启（EA=1）

3、中断服务函数

如果我们编写一个外部中断的函数，配置如下，在中断函数中 exit0()是函数名， 可自定义， 但必须符合 C 语言标识符定义规则，interrupt 是一个关键字， 表示 51 单片机中断。 后面的“0” 是中断号， 外部中断 0 中断号为 0， 这个可参考前面的内容。

相关寄存器的说明在前面已经介绍过了，可以往上查看，源码如下：

void exit0_init(void)
{
    IT0=1; //下降沿触发
    EX0=1; //int0中断打开
    EA=1; //打开总中断
}
void exit0() interrupt 0 //外部中断0的中断服务函数
{
    if(KEY3 == 0)
        LED1 = !LED1;
}

2、定时器中断

1、单片机中的时序

• 振荡周期： 为单片机提供定时信号的振荡源的周期（晶振周期或外加振荡周期） 。
• 状态周期： 2 个振荡周期为 1 个状态周期， 用 S 表示。 振荡周期又称 S 周期或时钟周期。
• 机器周期： 1 个机器周期含 6 个状态周期， 12 个振荡周期。
• 指令周期： 完成 1 条指令所占用的全部时间， 它以机器周期为单位。

2、51单片机的定时器

51单片机的定时器是一个16位的自增计数器，由两个8位寄存器组成，为THx还有TLx，输入一个时钟脉冲，计数器自增，当增加到我们设定的计数值的时候，就会溢出并使能相应的标志位为1。

3、相关的寄存器

下面是工作方式寄存器，根据这个寄存器中M1，M2的取值，定时器可以有四种工作方式，同时可以看到这个寄存器其实可以拆分成高四位还有低四位，GATE是一个门控位，就是如果这个位置1的话，定时器的开启要多一个步骤了（多的这个步骤为外部信号触发，就是是否需要外部信号触发才能打开）

C/T是计数模式选择位，就是选择是定时模式（0）还是计数模式（1），M1M0是工作方式设置位。 根据M1M0的选择定时/计数器的四种工作方式如下所示：

下面是控制寄存器的说明：

说明如下：

下面是四个定时器的工作方式介绍：

4、定时器配置

定时器的配置如下，下面顺序不分先后

下面是定时器计数时间的计算，这里需要注意就是定时时间的计算方式：

5、定时器配置

根据上面的部分，可以对定时器进行配置，如下所示：

下面是源代码，相关寄存器都可以在上文查到

void time0_init(void)
{
    TMOD=0x01;
    TH0=0xFC;
    TL0=0x18;
    ET0=1;
    EA=1;
    TR0=1;
}

void time0() interrupt 1
{
    static u16 i;
    TH0=0xFC;
    TL0=0x18;
    i++;
    if(i == 1000)
    {
        i=0;
        LED1 = !LED1;
    }
}

或者我们也可以直接在官方提供的工具里面生成：

3、串口中断

1、串口中断相关寄存器

下面是串口控制寄存器的描述：

其中SM0还有SM1决定了串口的四种工作方式：

相关寄存器的说明我根据参考资料画了一张表：

补充上面没有说到的位，REN，REN是串口接收使能为，软件置REN=1的话就会启动串口接收数据，反之就会关闭串口数据接收。

下面是电源控制寄存器，电源控制寄存器的说明如下：

其中SMOD寄存器决定了波特率是否倍增，当SMOD=1的时候，波特率就会倍增。

下面对定时器的四种模式进行说明：

2、波特率计算

这边波特率也可以用官方工具来计算