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標題: 單片機中斷多優先級的軟件擴展方法 [打印本頁]

作者: conniede    時間: 2010-9-25 20:51
標題: 單片機中斷多優先級的軟件擴展方法
1 引言

所謂中斷是指當CPU正在處理某件事情的時候,外部發生的某一事件(如一個電平的變化,一個脈沖沿的發生或定時器計數溢出等)請求CPU迅速去處理,于是CPU暫時中止當前的工作,轉去處理所發生的事件。中斷服務處理完該事件以后,再回到原來被中止的地方繼續原來的工作,這樣的一個過程稱之為中斷。以8051為例,中斷系統含有5個中斷源,分別是外部中斷0請求(INT0),外部中斷1請求(INT1),定時/計數器0溢出中斷請求(T0),定時/計數器1溢出中斷請求(T1)以及串行口中斷請求(Tx/Rx)。既然系統含有5個中斷源,就有可能出現數個中斷源同時提出中斷請求的情況,這樣,設計人員必須事先根據它們的輕重緩急來為每個中斷源確定CPU對其的響應順序。然而,對于中斷優先級寄存器IP來說,只可能設定兩級優先,即控制位為1時對應的中斷源為高級中斷,反之,控制位為0時對應的為低級中斷。這樣就出現一個問題:如果一個中斷正在執行,如何才能讓它響應同級甚至是低級中斷請求呢?

2 中斷多優先級的擴展

根據8051的結構特點,其中斷系統中含有兩個不可尋址的“優先級生效”觸發器。一個用于指出CPU是否正在執行高優先級的中斷服務程序,這個觸發器為1時,系統將屏蔽所有的中斷請求;另一個則指出CPU是否正在執行低優先級中斷服務程序,該觸發器為1時,將阻止除高優先級以外的一切中斷請求。由此可見,若要響應同級甚至是低級中斷請求,必須使得該“優先級生效”觸發器清零。但該觸發器又是不可尋址的,所以無法用軟件直接清零。遍歷系統所提供的111條指令,只有RETI可以達到此目的。該指令可在CPU執行該指令時,一方面清除中斷響應時所置位的“優先級生效”觸發器,另一方面可從當前棧頂彈出斷點地址送入程序計數PC,從而返回主程序。

3 軟件擴展方法

3.1 高級中斷源響應低級中斷源的軟件設計

現以當前IE=84H(開放外部中斷1及總控制位),IP=04H?設定INT1為高優先級 正在執行外部中斷1服務子程序為例來進行說明。如欲響應串行口中斷,也就是要實現高級中斷源響應低級中斷源,設計時可加入如下代碼而無須改變IP寄存器的內容:

PUSH IE ;IE內容入棧保護

MOV IE , #10010000B ;開放串行口中斷

CALL PP ;繼續執行原中斷子程序,但可

隨時響應串行口中斷請求

...

POP IE ;恢復原IE內容

RETI

PP: RETI

3.2 同級中斷源之間的響應

上述代碼體現了高級中斷源(INT1)響應低級中斷源(串行口)的軟件實現方法。但是, 8051系統共含有5個中斷源,因此必須解決同優先級中斷之間的嵌套問題,具體源程序如下:

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

ORG 0023H

LJMP SS ;串行口入口地址

MAIN: MOV IE ,#9FH ;開放所有中斷

MOV IP,#03H ;設定INT0、T0為高優先級

SJMP $

X0: PUSH DPL

PUSH DPH

MOV DPTR,#X0RL

PUSH DPL

PUSH DPH

RETI ;(PC)=X0RL,清"高優先級生效"

觸發器,此時可響應其它中斷請求

X0RL:· ;INT0子程序的真實入口地址

·
·
·

POP DPH

POP DPL

RETI

T0: PUSH DPL

PUSH DPH

MOV DPTR,#T0RL

PUSH DPL

PUSH DPH

RETI ;(PC)=T0RL,清"高優先級生效"

觸發器,此時可響應其它中斷請求

T0RL: · ;T0子程序的真實入口地址

·
·
·

POP DPH

POP DPL

RETI

X1: PUSH DPL

PUSH DPH

MOV DPTR,#X1RL

PUSH DPL

PUSH DPH

RETI ;(PC)=X1RL,清“高優先級生效”

觸發器,此時可響應其它中斷請求

X1RL: · ;INT1子程序的真實入口地址

·
·
·

POP DPH

POP DPL

RETI

T1: PUSH DPL

PUSH DPH

MOV DPTR,#T1RL

PUSH DPL

PUSH DPH

RETI ;(PC)=T1RL,清"高優先級生效"

觸發器,此時可響應其它中斷請求

T1RL: · ;T1子程序的真實入口地址

·
·
·

POP DPH

POP DPL

RETI

SS: PUSH DPL

PUSH DPH

MOV DPTR,#SSRL

PUSH DPL

PUSH DPH

RETI ;(PC)=SSRL,清"高優先級生效"

觸發器,此時可響應其它中斷請求

SSRL: · ;串行口子程序的真實入口地址

·
·
·

POP DPH

POP DPL

RETI

上述程序利用IP寄存器給出了兩級優先級,其中INT0、T0為高優先級,INT1、T1串行口為低優先級。為使某中斷能響應同級甚至低級中斷,只要在中斷服務子程序中用RETI指令清除相應的不可尋址的“優先級生效”觸發器即可。程序一開始的兩條PUSH指令的作用是對原始數據進行入棧保護(如此時DPTR中的數據不需保留,則這兩條壓棧指令也可不要,相應的彈棧指令也可不要),然后將其真實子程序入口地址入棧,并經RETI出棧后彈給PC指針,以便在執行完RETI后正確執行真實子程序。當該中斷服務子程序執行完畢后,RETI將返回主程序斷點處以繼續執行原來程序。

4 結束語

本文所闡述的多優先級擴展方法是純軟件方法,該方法只需在程序中加入為數不多的相應代碼,便可進行各種中斷嵌套(如同優先級響應或高優先級響應低優先級等)。此方法的代價是要花費更多的中斷響應時間,但相對于添加硬件擴展的方法而言,這點代價還是值得的。
作者: shalione    時間: 2011-3-21 20:21
不錯!
作者: pjzhong    時間: 2011-3-25 16:04
深入學習中
作者: pcbkey    時間: 2015-2-7 11:22
支持一下




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