摘要:為了解決MCS-51系列單片機只能由IP寄存器設(shè)定兩級優(yōu)先級的問題,文中給出了利用軟件對中斷優(yōu)先級進(jìn)行擴展的方法,同時給出了高于兩個優(yōu)先級的多優(yōu)先級軟件擴展程序。 關(guān)鍵詞:單片機;中斷;優(yōu)先級;寄存器 1 引言 所謂中斷是指當(dāng)CPU正在處理某件事情的時候,外部發(fā)生的某一事件(如一個電平的變化,一個脈沖沿的發(fā)生或定時器計數(shù)溢出等)請求CPU迅速去處理,于是CPU暫時中止當(dāng)前的工作,轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。中斷服務(wù)處理完該事件以后,再回到原來被中止的地方繼續(xù)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(tǒng)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(shù)器0溢出中斷請求(T0),定時/計數(shù)器1溢出中斷請求(T1)以及串行口中斷請求(Tx/Rx)。既然系統(tǒng)含有5個中斷源,就有可能出現(xiàn)數(shù)個中斷源同時提出中斷請求的情況,這樣,設(shè)計人員必須事先根據(jù)它們的輕重緩急來為每個中斷源確定CPU對其的響應(yīng)順序。然而,對于中斷優(yōu)先級寄存器IP來說,只可能設(shè)定兩級優(yōu)先,即控制位為1時對應(yīng)的中斷源為高級中斷,反之,控制位為0時對應(yīng)的為低級中斷。這樣就出現(xiàn)一個問題:如果一個中斷正在執(zhí)行,如何才能讓它響應(yīng)同級甚至是低級中斷請求呢? 根據(jù)8051的結(jié)構(gòu)特點,其中斷系統(tǒng)中含有兩個不可尋址的“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器。一個用于指出CPU是否正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序,這個觸發(fā)器為1時,系統(tǒng)將屏蔽所有的中斷請求;另一個則指出CPU是否正在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序,該觸發(fā)器為1時,將阻止除高優(yōu)先級以外的一切中斷請求。由此可見,若要響應(yīng)同級甚至是低級中斷請求,必須使得該“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器清零。但該觸發(fā)器又是不可尋址的,所以無法用軟件直接清零。遍歷系統(tǒng)所提供的111條指令,只有RETI可以達(dá)到此目的。該指令可在CPU執(zhí)行該指令時,一方面清除中斷響應(yīng)時所置位的“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器,另一方面可從當(dāng)前棧頂彈出斷點地址送入程序計數(shù)PC,從而返回主程序。 3.1 高級中斷源響應(yīng)低級中斷源的軟件設(shè)計 現(xiàn)以當(dāng)前IE=84H(開放外部中斷1及總控制位),IP=04H?設(shè)定INT1為高優(yōu)先級?正在執(zhí)行外部中斷1服務(wù)子程序為例來進(jìn)行說明。如欲響應(yīng)串行口中斷,也就是要實現(xiàn)高級中斷源響應(yīng)低級中斷源,設(shè)計時可加入如下代碼而無須改變IP寄存器的內(nèi)容: PUSH IE ;IE內(nèi)容入棧保護(hù) MOV IE , #10010000B ;開放串行口中斷 CALL PP ;繼續(xù)執(zhí)行原中斷子程序,但可 隨時響應(yīng)串行口中斷請求 ... POP IE ;恢復(fù)原IE內(nèi)容 RETI PP: RETI 3.2 同級中斷源之間的響應(yīng) 上述代碼體現(xiàn)了高級中斷源(INT1)響應(yīng)低級中斷源(串行口)的軟件實現(xiàn)方法。但是, 8051系統(tǒng)共含有5個中斷源,因此必須解決同優(yōu)先級中斷之間的嵌套問題,具體源程序如下: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP X0 ;INT0入口地址 ORG 000BH LJMP T0 ;T0入口地址 ORG 0013H LJMP X1 ;INT1入口地址 ORG 001BH LJMP T1 ;T1入口地址 ORG 0023H LJMP SS ;串行口入口地址 MAIN: MOV IE ,#9FH ;開放所有中斷 MOV IP,#03H ;設(shè)定INT0、T0為高優(yōu)先級 SJMP $ X0: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#X0RL PUSH DPL PUSH DPH RETI ;(PC)=X0RL,清"高優(yōu)先級生效" 觸發(fā)器,此時可響應(yīng)其它中斷請求 X0RL:· ;INT0子程序的真實入口地址 · · · POP DPH POP DPL RETI T0: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#T0RL PUSH DPL PUSH DPH RETI ;(PC)=T0RL,清"高優(yōu)先級生效" 觸發(fā)器,此時可響應(yīng)其它中斷請求 T0RL: · ;T0子程序的真實入口地址 · · · POP DPH POP DPL RETI X1: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#X1RL PUSH DPL PUSH DPH RETI ;(PC)=X1RL,清“高優(yōu)先級生效” 觸發(fā)器,此時可響應(yīng)其它中斷請求 X1RL: · ;INT1子程序的真實入口地址 · · · POP DPH POP DPL RETI T1: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#T1RL PUSH DPL PUSH DPH RETI ;(PC)=T1RL,清"高優(yōu)先級生效" 觸發(fā)器,此時可響應(yīng)其它中斷請求 T1RL: · ;T1子程序的真實入口地址 · · · POP DPH POP DPL RETI SS: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#SSRL PUSH DPL PUSH DPH RETI ;(PC)=SSRL,清"高優(yōu)先級生效" 觸發(fā)器,此時可響應(yīng)其它中斷請求 SSRL: · ;串行口子程序的真實入口地址 · · · POP DPH POP DPL RETI 上述程序利用IP寄存器給出了兩級優(yōu)先級,其中INT0、T0為高優(yōu)先級,INT1、T1串行口為低優(yōu)先級。為使某中斷能響應(yīng)同級甚至低級中斷,只要在中斷服務(wù)子程序中用RETI指令清除相應(yīng)的不可尋址的“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器即可。程序一開始的兩條PUSH指令的作用是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行入棧保護(hù)(如此時DPTR中的數(shù)據(jù)不需保留,則這兩條壓棧指令也可不要,相應(yīng)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(jīng)RETI出棧后彈給PC指針,以便在執(zhí)行完RETI后正確執(zhí)行真實子程序。當(dāng)該中斷服務(wù)子程序執(zhí)行完畢后,RETI將返回主程序斷點處以繼續(xù)執(zhí)行原來程序。 4 結(jié)束語 本文所闡述的多優(yōu)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(shù)不多的相應(yīng)代碼,便可進(jìn)行各種中斷嵌套(如同優(yōu)先級響應(yīng)或高優(yōu)先級響應(yīng)低優(yōu)先級等)。此方法的代價是要花費更多的中斷響應(yīng)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。 |