51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)及中斷嵌套

說最基本的，老的51單片機(jī)(80C51系列)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套?，F(xiàn)在很多擴(kuò)展的51單片機(jī)已經(jīng)有4個(gè)優(yōu)先級(jí)(或更多)和更多的中斷源了。

在說到中斷之前，我先來定義一下優(yōu)先級(jí)，明白了什么是優(yōu)先級(jí)，后面的闡述就容易明白了。實(shí)際上很多人都是混淆了優(yōu)先級(jí)的含義，所以才覺得糊里糊涂。

中斷的優(yōu)先級(jí)有兩個(gè)：查詢優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行優(yōu)先級(jí)。

什么是查詢優(yōu)級(jí)呢?我們從datasheet或書上看到的默認(rèn)(IP寄存器不做設(shè)置，上電復(fù)位后為00H)的優(yōu)先級(jí)：

外部中斷0 > 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 > 外部中斷1 > 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 > 串行中斷

或 int0,timer0,int1,timer1,serial port 或 INT0、T0、INT1、T1、UART

或 PX0>PT0>PX1>PT1>PS>......

其實(shí)都是查詢優(yōu)級(jí)。首先查詢優(yōu)先級(jí)是不可以更改和設(shè)置的。這是一個(gè)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)的問題。是指多個(gè)中斷源同時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)時(shí)，中斷仲裁器選擇對(duì)哪個(gè)中斷源優(yōu)先處理的順序。而這與是否發(fā)生中斷服務(wù)程序的嵌套毫不相干。當(dāng)CPU查詢各個(gè)中斷標(biāo)志位的時(shí)候，會(huì)依照上述5個(gè)查詢優(yōu)先級(jí)順序依次查詢，當(dāng)數(shù)個(gè)中斷同時(shí)請(qǐng)求的時(shí)候，會(huì)優(yōu)先查詢到高優(yōu)查詢先級(jí)的中斷標(biāo)志位，但并不代表高查詢優(yōu)先級(jí)的中斷可以打斷已經(jīng)并且正在執(zhí)行的低查詢優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)。

例如：當(dāng)計(jì)數(shù)器0中斷和外部中斷1(按查詢優(yōu)先級(jí)，計(jì)數(shù)器0中斷>外部中斷1)同時(shí)到達(dá)時(shí)，會(huì)進(jìn)入計(jì)時(shí)器0的中斷服務(wù)函數(shù);但是在外部中斷1的中斷服務(wù)函數(shù)正在服務(wù)的情況下，這時(shí)候任何中斷都是打斷不了它的，包括邏輯優(yōu)先級(jí)比它高的外部中斷0計(jì)數(shù)器0中斷。

而中斷的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)就是你對(duì)IP寄存器的設(shè)置了。在2個(gè)優(yōu)先級(jí)的情況下，某位為1，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級(jí);為0，則為低優(yōu)先級(jí)。

關(guān)于中斷的優(yōu)先級(jí)有三條原則：

1、CPU同時(shí)接收到幾個(gè)中斷時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求;

2、正在進(jìn)行的中斷過程不能被新的同級(jí)或低行優(yōu)優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所中斷;

3、正在進(jìn)行的低行優(yōu)優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)，能被高行優(yōu)優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷;

若：同一執(zhí)行優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有一個(gè)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問題。同一執(zhí)行優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成，優(yōu)先權(quán)自高到低的順序即：

外部中斷0>定時(shí)/計(jì)數(shù)0>外部中斷1>定時(shí)/計(jì)數(shù)1>串行接口

例如：設(shè)置IP = 0x10，即設(shè)置串口中斷為最高優(yōu)先級(jí)，則串口中斷可以打斷任何其他的中斷服務(wù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)嵌套，且只有串口中斷能打斷其他中斷的服務(wù)函數(shù)。若串口中斷沒有觸發(fā)，則其他幾個(gè)中斷之間還是保持邏輯優(yōu)先級(jí)，相互之間無法嵌套。

關(guān)于中斷嵌套?？梢赃@樣說，當(dāng)一個(gè)中斷正在執(zhí)行的時(shí)候，如果事先設(shè)置了中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，那么當(dāng)一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的中斷到來的時(shí)候會(huì)發(fā)生中斷嵌套，如果沒有設(shè)置則不會(huì)發(fā)生任何嵌套;如果有同一個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷觸發(fā)，它并不是在“不斷的申請(qǐng)”，而是將它相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置即IE寄存器的某位置位，當(dāng)CPU執(zhí)行完當(dāng)前中斷之后，按照查詢優(yōu)先級(jí)重新去查詢各個(gè)中斷標(biāo)志位，進(jìn)入相應(yīng)中斷。

要記住，沒有設(shè)置IP時(shí)，單片機(jī)會(huì)按照查詢優(yōu)先級(jí)(或都說邏輯優(yōu)先級(jí))來排隊(duì)進(jìn)入服務(wù)。如果要想讓某個(gè)中斷優(yōu)先響應(yīng)， 則要設(shè)置IP，更改執(zhí)行優(yōu)先級(jí)(或者說物理優(yōu)先級(jí))。要注意的是，當(dāng)設(shè)置了IP后，當(dāng)?shù)蛨?zhí)行優(yōu)先級(jí)中斷在運(yùn)行時(shí)，如果有高執(zhí)行優(yōu)先級(jí)的中斷產(chǎn)生，則會(huì)嵌套調(diào)用進(jìn)入高執(zhí)行優(yōu)先級(jí)的中斷。如果你是用C語言寫的程序，并在中斷服務(wù)時(shí) using 了寄存組，要注意，兩個(gè)不同執(zhí)行優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序不要 using 同一組寄存器。

看兩個(gè)問題，如下：

1 在各個(gè)中斷都是低優(yōu)先級(jí)的時(shí)候，如果定時(shí)器0的溢出進(jìn)入中斷。在這個(gè)中斷處理的過程中，外部中斷0也被觸發(fā)了，那么是不是要發(fā)生中斷嵌套?

2 如果定時(shí)器0發(fā)生中斷的時(shí)候，進(jìn)入中斷處理程序，這個(gè)時(shí)候外部中斷1條件觸發(fā)條件滿足了。因?yàn)槎〞r(shí)器0自然優(yōu)先級(jí)比外部中斷1高，那么定時(shí)器0的中斷處理程序繼續(xù)執(zhí)行。假設(shè)定時(shí)器中斷處理程序執(zhí)行的過程中，外部中斷1的觸發(fā)。條件消失了，那么等定時(shí)器0的中斷處理完后，程序還是會(huì)進(jìn)入外部中斷1處理程序嗎?

答案1：在IP事先設(shè)置了外部中斷0的優(yōu)先級(jí)的情況下，CUP會(huì)中止定時(shí)器0的中斷服務(wù)，進(jìn)入外部中斷0服務(wù)程序，執(zhí)行完以后再回到定時(shí)器0中斷服務(wù)程序。否則不會(huì)。

答案2：肯定會(huì)進(jìn)入中斷的;外部中斷1的觸發(fā)條件滿足后會(huì)置位外部1的中斷標(biāo)志，即使后來外部中斷1的觸發(fā)條件消失了，也不會(huì)清除已置位的中斷標(biāo)志，所以等定時(shí)器0的中斷處理完后，程序判斷外部中斷的中斷標(biāo)志為1后依然會(huì)進(jìn)入外部中斷1處理程序的，只有在外部中斷1處理程序中執(zhí)行reti指令才會(huì)硬件清除外部中斷1的中斷標(biāo)志(這也正是為什么中斷返回使用reti指令而不可以用ret替換的原因)...

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