MCS-51单片机中断多优先级软件扩展技术

"单片机中断多优先级的软件扩展方法" 在微处理器系统中，中断是一种重要的机制，它允许CPU在执行任务时响应外部或内部的突发事件。MCS-51系列单片机，例如8051，具有五个中断源，包括外部中断0和1、定时器/计数器0和1的溢出中断以及串行口中断。然而，8051的中断系统仅支持两级优先级，由IP（Interrupt Priority）寄存器设置。当IP寄存器的相应位为1时，对应的中断源被视为高优先级，反之为低优先级。 面对多个中断源可能同时请求中断的情况，设计人员需要确定CPU对这些中断的响应顺序。但8051的硬件限制使得在执行中断服务程序期间，同级或低级中断请求无法被响应。这是因为8051的中断系统有两个非寻址的“优先级生效”触发器，当其中一个为1时，会阻止相应级别的中断请求。 解决这一问题的一种策略是通过软件扩展中断的优先级。由于8051的"优先级生效"触发器不能直接用软件清零，唯一的办法是在中断服务程序中使用RETI指令。RETI指令不仅清除“优先级生效”触发器，还从堆栈恢复程序计数器PC，使CPU返回到主程序。 实现高级中断源响应低级中断源的软件扩展方法如下： 1. 当一个高优先级中断（例如INT1）正在执行时，首先保存中断标志寄存器IE的内容到堆栈，防止其在中断服务过程中被意外修改。 2. 修改IE寄存器，打开需要响应的低优先级中断（例如串行口中断）。 3. 调用一个子程序（如PP，代表"Prepare to Proceed"），该子程序将继续执行原本的中断服务程序，但在执行过程中可以响应新的中断。 4. 在子程序中，当检测到低优先级中断发生时，可以执行相应的处理，并在完成后使用RETI指令退出，这将清除“优先级生效”触发器，使得中断系统可以响应其他中断请求。 5. RETI指令执行后，中断服务程序结束，CPU返回到主程序，恢复之前保存的中断标志状态，关闭低优先级中断。 通过这种方法，即使在执行高级中断服务程序时，也可以灵活地处理低优先级中断，增强了系统的响应性和灵活性。这种软件扩展方法对于需要复杂中断管理的嵌入式系统设计尤其有价值，能够在不增加硬件成本的情况下实现多级中断优先级管理。