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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：

ＰＵＳＨＩＥ；ＩＥ內容入棧保護

ＭＯＶＩＥ，＃１００１００００Ｂ；開放串行口中斷

ＣＡＬＬＰＰ；繼續執行原中斷子程序，但可

隨時響應串行口中斷請求

．．．

ＰＯＰＩＥ；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：

ＯＲＧ００００Ｈ

ＬＪＭＰＭＡＩＮ

ＯＲＧ０００３Ｈ

ＬＪＭＰＸ０；ＩＮＴ０入口地址

ＯＲＧ０００ＢＨ

ＬＪＭＰＴ０；Ｔ０入口地址

ＯＲＧ００１３Ｈ

ＬＪＭＰＸ１；ＩＮＴ１入口地址

ＯＲＧ００１ＢＨ

ＬＪＭＰＴ１；Ｔ１入口地址

ＯＲＧ００２３Ｈ

ＬＪＭＰＳＳ；串行口入口地址

ＭＡＩＮ：ＭＯＶＩＥ，＃９ＦＨ；開放所有中斷

ＭＯＶＩＰ，＃０３Ｈ；設定ＩＮＴ０、Ｔ０為高優先級

ＳＪＭＰ＄

Ｘ０：ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃Ｘ０ＲＬ

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

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

·
·
·

ＰＯＰＤＰＨ

ＰＯＰＤＰＬ

ＲＥＴＩ

Ｔ０：ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃Ｔ０ＲＬ

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

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

·
·
·

ＰＯＰＤＰＨ

ＰＯＰＤＰＬ

ＲＥＴＩ

Ｘ１：ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃Ｘ１ＲＬ

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

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

·
·
·

ＰＯＰＤＰＨ

ＰＯＰＤＰＬ

ＲＥＴＩ

Ｔ１：ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃Ｔ１ＲＬ

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

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

·
·
·

ＰＯＰＤＰＨ

ＰＯＰＤＰＬ

ＲＥＴＩ

ＳＳ：ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃ＳＳＲＬ

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

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

·
·
·

ＰＯＰＤＰＨ

ＰＯＰＤＰＬ

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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