单片机软件中断和硬件中断的区别
单片机中的中断系统是实现多任务处理、实时响应外部事件的关键技术。中断系统可以分为两大类:软件中断和硬件中断。理解这两者的区别对于单片机编程至关重要。 硬件中断是由外部设备发出的信号,它可以是可屏蔽的也可以是不可屏蔽的。硬件中断通常用于处理外部设备的即时事件,比如按键动作、传感器数据的读取等。硬件中断的特点是在任何时候,只要外部硬件产生中断信号,并且中断没有被屏蔽,CPU就会暂停当前任务,跳转到预先设定的中断处理程序中执行中断服务。当中断服务完成后,CPU恢复原来的工作流程。在80386单片机中,硬件中断的处理主要通过INTEL 8259A可编程中断控制器芯片来实现,它负责接收外部中断信号,并将它们映射到相应的中断向量号上,从而允许单片机响应多达64种不同的中断源。 另一方面,软件中断则是由CPU内部产生的中断,它通常用于实现系统功能调用。软件中断可以通过执行特定的指令来触发,例如“INT n”指令,它在执行时会调用操作系统或系统服务程序中对应功能的处理程序。软件中断与硬件中断不同,软件中断的发生时机完全取决于程序的执行流程,而与外部事件无关。软件中断处理程序通常用于实现诸如屏幕打印、内存管理、文件操作等需要操作系统介入的服务。 在单片机内部,异常是软件中断的一种特殊形式。异常指的是CPU在执行指令过程中检测到的非法或不正常的条件所引发的中断,例如除零错误、内存访问违规等。异常与执行的指令密切相关,当出现异常时,CPU立即暂停当前指令的执行,跳转到对应的异常处理程序中去处理。异常处理完成后,返回原指令继续执行。与软件中断类似,异常处理也需要操作系统进行管理,以确保程序的稳定运行。 异常按照类型可以分为故障(Fault)、陷阱(Trap)和中止(Abort)。故障是在指令执行前被发现的异常情况,如段不存在;陷阱是发生在指令执行后的异常情况,如单步执行;中止则是系统不可恢复的严重错误,如硬件故障等。 软件中断和硬件中断有以下主要区别: 1. 触发方式:软件中断由程序内部指令触发,硬件中断由外部设备或内部条件触发。 2. 功能目的:软件中断用于执行系统调用,硬件中断用于处理外部事件。 3. 处理流程:软件中断处理通常涉及操作系统,而硬件中断则可以由微控制器直接处理。 4. 中断源数量:硬件中断可以支持很多路同时处理,而软件中断源数量有限。 5. 中断源类型:硬件中断可屏蔽和不可屏蔽,异常则与特定指令执行有关。 理解这些区别有助于单片机开发者更好地利用中断系统来编写高效的程序。在实际应用中,开发者需要考虑中断优先级、中断服务程序的编写、中断嵌套等问题,以确保系统的稳定性和实时性。