中斷系統(tǒng)的控制寄存器及中斷程序舉例
中斷系統(tǒng)有兩個控制寄存器IE和IP,它們分別用來設(shè)定各個中斷源的打開/關(guān)閉和中斷優(yōu)先級。此外,在TCON中另有4位用于選擇引起外部中斷的條件并作為標(biāo)志位。
1.中斷允許寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中,字節(jié)地址為A8H,位地址(由低位到高位)分別是A8H-AFH。
IE用來打開或關(guān)斷各中斷源的中斷請求,基本格式如下圖二所示:
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EA:全局中斷允許位。EA=0,關(guān)閉全部中斷;EA=1,打開全局中斷控制,在此條件下,由各個中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān)閉。
×:無效位。
ES:串行I/O中斷允許位。ES=1,打開串行I/O中斷;ES=0,關(guān)閉串行I/O中斷。
ETl;定時器/計數(shù)器1中斷允許位。ETl=1,打開T1中斷;ETl=O,關(guān)閉T1中斷。
EXl:外部中斷l(xiāng)中斷允許位。EXl=1,打開INT1;EXl=0,關(guān)閉INT1。
ET0:定時器/計數(shù)器0中斷允許位。ET0=1,打開T0中斷;ET0=0,關(guān)閉TO中斷。
EXO:外部中斷0中斷允許位。Ex0=1,打開INT0;EX0=0,關(guān)閉INT0.
中斷優(yōu)先寄存器--IP:
IP在特殊功能寄存器中,字節(jié)地址為B8H,位地址(由低位到高位)分別是B8H一BFH,IP用來設(shè)定各個中斷源屬于兩級中斷中的哪一級,IP的基本格式如下圖三所示:
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×:無效位。
PS:串行I/O中斷優(yōu)先級控制位。PS=1,高優(yōu)先級;PS=0,低優(yōu)先級。
PTl:定時器/計數(shù)器1中斷優(yōu)先級控制位。PTl=1,高優(yōu)先級;PTl=0,低優(yōu)先級。
Pxl:外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位。Pxl=1,高優(yōu)先級;PXl=O,低優(yōu)先級。
PT0:定時器/計數(shù)器o中斷優(yōu)先級控制位。PT0=1,高優(yōu)先級;PTO=0,低優(yōu)先級。
Px0:外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位。Px0=1,高優(yōu)先級;Px0=0,傷優(yōu)先級。
在MCS-51單片機系列中,高級中斷能夠打斷低級中斷以形成中斷嵌套;同級中斷之間,或低級對高級中斷則不能形成中斷嵌套。若幾個同級中斷同時向CPU請求中斷響應(yīng),則CPU按如下順序確定響應(yīng)的先后順序:
INT0一T0---INT1一T1一RI/T1.
中斷的響應(yīng)過程
若某個中斷源通過編程設(shè)置,處于被打開的狀態(tài),并滿足中斷響應(yīng)的條件,而且①當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令已被執(zhí)行完
1、當(dāng)前末響應(yīng)同級或高級中斷
2、不是在操作IE,IP中斷控制寄存器或執(zhí)行REH指令則單片機響應(yīng)此中斷。
在正常的情況下,從中斷請求信號有效開始,到中斷得到響應(yīng),通常需要3個機器周期到8個機器周期。中斷得到響應(yīng)后,自動清除中斷請求標(biāo)志(對串行I/O端口的中斷標(biāo)志,要用軟件清除),將斷點即程序計數(shù)器之值(PC)壓入堆棧(以備恢復(fù)用);然后把相應(yīng)的中斷入口地址裝入PC,使程序轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行。
各個中斷源在程序存儲器中的中斷入口地址如下:
中斷源 入口地址
INT0(外部中斷0) 0003H
TF0(TO中斷) 000BH
INT1(外部中斷1) 0013H
TFl(T1中斷) 001BH
RI/TI(串行口中斷) 0023H
由于各個中斷入口地址相隔甚近,不便于存放各個較長的中斷服務(wù)程序,故通常在中斷入口地址開始的二三個單元中,安排一條轉(zhuǎn)移類指令,以轉(zhuǎn)入到安排在那兒的中斷服務(wù)程序。以T1中斷為例,其過程下如圖四所示。
由于5個中斷源各有其中斷請求標(biāo)志0,TF0,IEl,TFl以及RI/TI,在中斷源滿足中斷請求的條件下,各標(biāo)志自動置1,以向CPU請求中斷。如果某一中斷源提出中斷請求后,CPU不能立即響應(yīng),只要該中斷請求標(biāo)志不被軟件人為清除,中斷請求的狀態(tài)就將一直保持,直到CPU響應(yīng)了中斷為止,對串行口中斷而言,這一過程與其它4個中斷的不同之處在于;即使CPU響應(yīng)了中斷,其中斷標(biāo)志RI/TI也不會自動清零,必須在中斷服務(wù)程序中設(shè)置清除RI/TI的指令后,才會再一次地提出中斷請求。
CPU的現(xiàn)場保護和恢復(fù)必須由被響應(yīng)的相應(yīng)中斷服務(wù)程序去完成,當(dāng)執(zhí)行RETI中斷返回指令后,斷點值自動從棧頂2字節(jié)彈出,并裝入PC寄存器,使CPU繼續(xù)執(zhí)行被打斷了的程序。
下面給出一個應(yīng)用定時器中斷的實例。
現(xiàn)要求編制一段程序,使P1.0端口線上輸出周期為2ms的方波脈沖。設(shè)單片機晶振頻率
Fosc=6MHZ.
1、方法:利用定時器T0作1ms定時,達到定時值后引起中斷,在中斷服務(wù)程序中,使P1.0的狀態(tài)取一次反,并再次定時1ms。
2、定時初值:機器周期MC=12/fosc=2us。所以定時lms所需的機器周期個數(shù)為500D,亦即0lF4H。設(shè)T0為工作方式1(16位方式),則定時初值是(01F4H)求補=FEOCH
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MOV TL0,#0CH;T0的低位定時初值
MOV TH0,#0FEH;T0的高位定時初值
MOV TCON,#10H;打開T0
SETB ET0;1ET0,即允許T0中斷
SETB EA;1EA,即充許全局中斷
AJMP $;動態(tài)暫存000BH:AJMP IST0;轉(zhuǎn)入T0中斷服務(wù)程序入口地址IST0IST0:MOV TL0,#0CH;重置定時器初值
MOV TH0,#0FEH;重置定時器初值
CPL P1.0;P1.0取反
RET1;中斷返回
串行端口的控制寄存器:
串行端口共有2個控制寄存器SCON和PCON,用以設(shè)置串行端口的工作方式、接收/發(fā)送的運行狀態(tài)、接收/發(fā)送數(shù)據(jù)的特征、波特率的大小,以及作為運行的中斷標(biāo)志等。
①串行口控制寄存器SCON
SCON的字節(jié)地址是98H,位地址(由低位到高位)分別是98H一9FH。SCON的格式如圖五所示。
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SMo,SMl:
串行口工作方式控制位。
00--方式0;01--方式1;
10--方式2;11--方式3。
SM2:
僅用于方式2和方式3的多機通訊控制位
發(fā)送機SM2=1(要求程控設(shè)置)。
當(dāng)為方式2或方式3時:
接收機 SM2=1時,若RB8=1,可引起串行接收中斷;若RB8=0,不
引起串行接收中斷。SM2=0時,若RB8=1,可引起串行接收中斷;若
RB8=0,亦可引起串行接收中斷。
REN:
串行接收允許位。
0--禁止接收;1--允許接收。
TB8:
在方式2,3中,TB8是發(fā)送機要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。
RB8:
在方式2,3中,RB8是接收機接收到的第9位數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)正好來自發(fā)
送機的TB8。
TI:
發(fā)送中斷標(biāo)志位。發(fā)送前必須用軟件清零,發(fā)送過程中TI保持零電平,
發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后,由硬件自動置1。如要再發(fā)送,必須用軟件再清零。
RI:
接收中斷標(biāo)志位。接收前,必須用軟件清零,接收過程中RI保持零電
平,接收完一幀數(shù)據(jù)后,由片內(nèi)硬件自動置1。如要再接收,必須用軟件
再清零。
電源控制寄存器PCON
PCON的字節(jié)地址為87H,無位地址,PCON的格式如圖六所示。需指出的是,對80C31單片機而言,PCON還有幾位有效控制位。
SMOD:波特率加倍位。在計算串行方式1,2,3的波特率時;0---不加倍;1---加倍。
串行中斷的應(yīng)用特點:
8031單片機的串行I/O端口是一個中斷源,有兩個中斷標(biāo)志RI和TI,RI用于接收,TI用于發(fā)送。
串行端口無論在何種工作方式下,發(fā)送/接收前都必須對TI/RI清零。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送/接收完后,TI/RI自動置1,如要再發(fā)送/接收,必須先用軟件將其清除。
在串行中斷被打開的條件下,對方式0和方式1來說,一幀數(shù)據(jù)發(fā)送/接收完后,除置位TI/RI外,還會引起串行中斷請求,并執(zhí)行串行中側(cè)目務(wù)程序。但對方式2和方式3的接收機而言,還要視SM2和RB8的狀態(tài),才可確定RI是否被置位以及串行中斷的開放:
SM2 RB8 接收機中斷標(biāo)志與中斷狀態(tài)
0 1 激活RI,引起中斷
1 0 不激活RI,不引起中斷
1 1 激活RI,引起中斷
單片機正是利用方式2,3的這一特點,實現(xiàn)多機間的通信。串行端口的常用應(yīng)用方法見相關(guān)章節(jié)。
波特率的確定:
對方式0來說,波特率已固定成fosc/12,隨著外部晶振的頻率不同,波特率亦不相同。常用的fosc有12MHz和6MHz,所以波特率相應(yīng)為1000×103和500×103位/s。在此方式下,數(shù)據(jù)將自動地按固定的波特率發(fā)送/接收,完全不用設(shè)置。
對方式2而言,波特率的計算式為2SMOD·fosc/64。當(dāng)SMOD=0時,波特率為fm/64;當(dāng)SMOD=1時,波特率為fosc/32。在此方式下,程控設(shè)置SMOD位的狀態(tài)后,波特率就確定了,不需要再作其它設(shè)置。
對方式1和方式3來說,波特率的計算式為2SMOD/32×T1溢出率,根據(jù)SMOD狀態(tài)位的不同,波特率有Tl/32溢出率和T1/16溢出率兩種。由于T1溢出率的設(shè)置是方便的,因而波特率的選擇將十分靈活。
前已敘及,定時器Tl有4種工作方式,為了得到其溢出率,而又不必進入中斷服務(wù)程序,往往使T1設(shè)置在工作方式2的運行狀態(tài),也就是8位自動加入時間常數(shù)的方式。由于在這種方式下,T1的溢出率(次/秒)計算式可表達成:
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下面一段主程序和中斷服務(wù)程序,是利用串行方式l從數(shù)據(jù)00H開始連續(xù)不斷增大地串行發(fā)送一片數(shù)據(jù)的程序例。設(shè)單片機晶振的頻率為6MHZ,波特率為1200位/秒。
MOV TH1,#0F3H;使SMOD=0MOV PCON,#00H;T1方式2MOV TMOD,#20H
SETB EA
CLR ET1;關(guān)閉T1中斷SETB ES;開串行中斷SETB TR1;開T1定時MOV SCON,#40H;串行方式1CLR A
MOV SBUF,A;串行發(fā)送JNB T1,$;等待發(fā)送完CLR T1,;清標(biāo)志SJMP $
ORG 0023H;串行中斷入口地址MOV SBUF,A;連續(xù)發(fā)送JNB T1,$
INC A
CLR T1
RET1;中斷返回