8051单片机中断系统解析：中断响应与优先级

"中断及定时系统课程" 在计算机系统中，中断和定时系统是至关重要的组成部分，它们极大地提升了CPU的效率并增强了系统的实时性。中断系统允许CPU在执行正常任务的同时，能够快速响应来自硬件或软件的紧急事件。下面将详细讨论中断系统的基本概念、结构以及中断源和中断标志。 6.1.1 中断的概念 中断是处理器在执行当前任务时，由于外部或内部事件的发生，暂停当前任务，转而处理新事件，然后在事件处理完毕后返回到原先的任务继续执行。中断源是能够引发中断请求的硬件或软件模块。在8051单片机中，存在5个中断源：两个外部中断（INT0和INT1）、两个定时/计数器中断（TIM0和TIM1）以及一个串行口中断（SERIAL）。 6.1.2 中断系统的结构 中断系统的结构包括中断标志、中断允许和中断优先级。8051单片机的中断标志用于指示中断的发生，如TCON和IE寄存器中的位用来控制和状态这些中断。中断允许控制位（EA）决定了是否开启全局中断，而每个中断源都有自己的使能位，如IT0、IT1等，用于控制中断请求是否被响应。中断优先级则决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会优先得到处理。8051的中断系统具有自然优先级，高优先级中断可以嵌套低优先级中断，但反之则不行。 6.1.3 中断源和中断标志 中断源是触发中断的实体，8051的中断源可以通过中断标志来检测。例如，当定时器溢出时，TF0或TF1标志会被置位，表示定时/计数器中断的发生。中断标志的设置和清除通常由硬件自动完成，但在某些情况下也可以通过软件进行操作。中断源的允许控制位（如ET0、ET1等）允许用户选择开启或关闭特定中断。 中断的响应过程分为四个步骤：1) 保存断点，即将下一条指令的地址压入堆栈；2) 寻找中断入口，根据中断源确定相应的中断服务程序地址；3) 执行中断处理程序；4) 中断返回，从堆栈弹出原地址并恢复执行。 中断系统在实时控制、故障自动处理、计算机与外围设备的数据传输以及人机交互等方面发挥着重要作用。例如，通过中断，CPU可以在执行重要任务时及时响应外部设备的输入，如键盘击键或打印机数据传输完成，从而提高了系统的响应速度和工作效率。 定时系统是另一个关键组件，它主要用于实现延时、周期性任务以及精确的时间测量。定时器/计数器中断是定时系统的一个重要应用，通过预设计数值和工作模式，定时器可以产生定时或计数事件，触发中断，进而执行相应的程序段。 总结来说，中断和定时系统是计算机硬件和软件协同工作的基础，它们在提高系统效率、增强实时性和提供灵活的控制策略方面扮演着不可或缺的角色。理解中断的原理和操作机制对于进行嵌入式系统设计、驱动开发和系统调试等工作至关重要。