单片机中断详解
### 单片机中断详解 #### 一、中断的基本概念 中断是指计算机系统在执行某个程序的过程中,由于外部事件的发生而导致程序暂时停止当前任务转而去处理这些外部事件的过程。这一概念可以通过一个日常生活的例子来更好地理解:当你在家阅读时,突然电话铃响起,你会暂停阅读并接听电话;通话结束后,你再回到原来的书中继续阅读。这里的接听电话就是一个中断事件,它打断了原本的阅读活动。 #### 二、中断源 **中断源**指的是能够引发中断的事件。在现实生活中,有许多事件可以成为中断源,例如门铃声、电话铃声等。而在单片机中,常见的中断源有: 1. **两个外部中断**:通过外部引脚P3.2和P3.3引入的中断,通常称为INT0和INT1。它们可以由外部信号的低电平或下降沿触发。 2. **两个计数/定时器中断**:分别由定时器/计数器T0和T1的溢出事件触发。 3. **一个串行口中断**:当串行通信完成一次数据传输时触发。 #### 三、中断的嵌套与优先级处理 **中断嵌套**是指在一个中断过程中,另一个中断请求出现的情况。为了合理处理这些中断请求,单片机需要支持中断的优先级设置。例如,当你正在接听一个重要电话时,另一个不太紧急的电话进来,你可能会选择忽略后者;反之亦然。 - **优先级**:单片机中,不同的中断源有不同的优先级设置。在MCS-51单片机中,可以通过IP寄存器来设置各个中断源的优先级。 - **嵌套处理**:当高优先级的中断请求到来时,即使正在处理低优先级的中断,也会暂停当前的中断处理,转向处理更高优先级的中断。一旦高优先级的中断处理完毕,程序会自动返回到之前被中断的低优先级中断处理程序继续执行,直至全部中断处理完毕,才会返回到主程序继续执行。 #### 四、中断响应过程 当单片机检测到中断请求后,会执行以下步骤: 1. **保护断点**:保存当前执行的指令地址到堆栈中,以便后续返回继续执行。 2. **查找中断入口**:根据不同的中断源找到对应的中断服务程序入口地址。MCS-51单片机为每个中断源预设了一个固定的入口地址。 3. **执行中断服务程序**:运行特定的中断服务程序以处理相应的中断事件。 4. **中断返回**:中断服务程序执行完成后,从堆栈中恢复断点地址,返回到主程序继续执行。 #### 五、MCS-51单片机中断系统的结构 MCS-51系列单片机的中断系统主要由以下几个部分组成: - **中断请求源**:上述提到的5个中断源。 - **中断控制寄存器**:用于控制中断的开启、关闭以及中断优先级。主要包括: - **IE**:中断允许寄存器,控制各中断是否允许。 - **IP**:中断优先级寄存器,设定各中断源的优先级。 - **TCON/SCON**:特殊功能寄存器,用于控制外部中断和串行通信中断。 - **中断入口**:为每个中断源预设的固定中断服务程序入口地址。 #### 六、中断请求源的具体介绍 - **外部中断**:通过外部引脚P3.2和P3.3引入的中断。可以通过设置IT0和IT1来选择触发方式(低电平触发或下降沿触发)。 - **定时器/计数器中断**:由定时器/计数器T0和T1溢出事件触发。TF0和TF1作为溢出中断标志位。 - **串行口中断**:串行通信完成一次数据传输时触发。 #### 七、中断允许寄存器IE IE寄存器用于控制单片机中断的开启和关闭,包含多个位: - **EA**:全局中断使能位,当此位置1时才允许所有中断。 - **ES/ET1/ET0/EX1/EX0**:分别对应串行口中断、定时器1中断、定时器0中断、外部中断1和外部中断0的使能位。 通过设置这些位,可以灵活地控制哪些中断允许,哪些中断禁止。 ### 总结 中断机制是单片机中非常重要的一个组成部分,它使得单片机能够及时响应外部事件,提高了系统的实时性和可靠性。通过对中断的基本概念、中断源、中断的嵌套与优先级处理、中断响应过程以及MCS-51单片机中断系统的结构等内容的深入学习,可以帮助开发者更好地利用中断机制优化程序设计,提高单片机应用的性能。