第5章 中断系统及其应用ppt课件.ppt

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1、第5章中断系统及其应用●教学目标：介绍中断、中断源、中断系统的概念介绍MCS-51中断系统及中断控制介绍中断处理的过程介绍中断应用程序的编程●学习要求：熟悉中断、中断源、中断服务程序、保护现场、恢复现场、中断优先级、中断处理等概念；掌握MCS-51中断入口地址和各中断控制寄存器的每位含义及应用：包括定时器/计数器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中断允许控制寄存器IE和中断优先控制器IP；掌握中断初始化和中断服务程序的编制。5.1概述中断技术是计算机中的重要技术之一。引入中断技术作用：（1）实时处理，提高计算机处理故障的能

2、力；（2）解决CPU和外设之间的速度匹配问题，提高CPU的效率。本章将介绍中断的概念，并以MCS-51的中断系统为例介绍中断的处理过程及应用。5.1.1中断的概念中断——是指中央处理器CPU正在执行程序，处理某件事情的时候，外部发生了某一事件，请求CPU马上处理，CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，处理完以后，再返回到原来被中断的地方，继续原来的工作。实现中断功能的部件称为中断系统。中断服务程序——中断之后所执行的处理程序通常称为中断服务程序，原来运行的程序称为主程序。断点——主程序被断开的位置(地址)称为断点。中断源——引

3、起中断的原因，或能发出中断申请的来源，称为中断源。中断请求——中断源要求服务的请求称为中断请求或中断申请。调用中断服务程序与调用子程序的区别：调用子程序指令在程序中是事先安排好的，而调用中断服务程序事先却无法确知，因为“中断”的发生是由外设决定的，程序中无法事先安排调用指令，因而调用中断服务程序的过程是由硬件自动完成的。5.1.2中断源中断源——在中断系统中，将引起中断请求的设备或事件的来源，—般统称为中断源。常见中断源：1．输入、输出设备中断源一般计算机的输入、输出设备，如键盘、磁盘驱动器、打印机等，可通过接口电路向CPU申请中断。2

4、．故障源故障源是产生故障信息的来源。例如：CPU内部故障源，如除法中除数为零时的情况；外部故障源，如电源掉电情况。在电源掉电时可以接入备用的电池供电，以保存存储器中的信息。当电压因掉电降到—定值时，就发出中断申请，由计算机的中断系统完成替换备用电源的控制。3．实时中断源在实时控制中，常常将被控参数、信息作为实时中断源。例如，电压、电流、温度等超越上限或下限时，以及继电器、开关闭合断开时，都可以作为中断源申请中断。4．定时／计数脉冲中断源内部定时／计数中断是由单片机内部的定时器／计数器溢出时自动产生的；外部定时/计数中断是由外部定时脉冲通

5、过CPU的中断请求输入线或定时器／计数器的输入线引起的。5.1.3中断系统的一般功能中断系统一般应具有如下功能：1.实现中断及返回当某一个中断源发出中断申请时，若允许响应这个中断请求，CPU必须在现行的指令执行完后，把断点处的PC值(即下一条应执行的指令地址)压入堆栈保存起来，称为保护断点，这是由硬件自动完成的。保护现场——响应中断请求后，将有关的寄存器内容和状态标志位压入堆栈保存起来，这称为保护现场。恢复现场——执行中断服务程序后，恢复原保留的寄存器的内容和标志位的状态，称恢复现场，并执行返回指令“RETI”，这个过程通过用户编程来实

6、现。中断及返回过程如图5—1所示:主程序低级中断高级中断中断中断返回返回图5-2中断嵌套流程图执行中断服务程序主程序继续执行主程序RETI图5-1中断流程图2．实现优先权排队优先权——给各中断源规定一个优先级别，称为优先权。当两个或者两个以上的中断源同时提出中断请求时，计算机首先为优先权最高的中断源服务，服务结束后再响应级别较低的中断源。计算机按中断源级别高低逐次响应的过程称优先权排队。这个过程可以通过硬件电路来实现，也可以通过程序查询来实现。3．实现中断嵌套当CPU响应某一中断的请求而进行中断处理时，若有优先权级别更高的中断源发出中断

7、申请，CPU则中断正在进行的中断服务程序，并保留这个程序的断点(类似于子程序嵌套)，响应高级中断，在高级中断处理完以后，再继续执行被中断的中断服务程序。中断嵌套示意图如图5—2所示。中断申请的中断源的优先权级别与正在处理的中断源同级或更低时，CPU暂时不响应这个中断申请，直至正在处理的中断服务程序执行完以后才去处理新的中断申请。4.实现中断的撤除在响应中断申请以后，返回主程序之前，中断请求应该撤除，否则，就等于中断申请依然存在，这将影响对其它中断申请的响应。MCS-51中断系统只能对一部分中断申请，在响应后自动撤除，使用中应注意。5.2

8、MCS-51中断系统及中断控制MCS-51的中断系统结构框图如图5—3所示，与中断有关的特殊功能寄存器有4个，分别为中断源寄存器(即专用寄存器TCON和SCON的相关位)、中断允许控制寄存器IE和中断优先级