MCS-51的中断响应过程解析

发布时间:2024-03-21  

中断响应的条件:
讲到这儿,我们依然对于计算机响应中断感到神奇,我们人可以响应外界的事件,是因为我们有多种“传感器“――眼、耳可以接受不同的信息,计算机是如何做到这点的呢?其实说穿了,一点都不希奇,MCS51工作时,在每个机器周期中都会去查询一下各个中断标记,看他们是否是“1“,如果是1,就说明有中断请求了,所以所谓中断,其实也是查询,不过是每个周期都查一下而已。这要换成人来说,就相当于你在看书的时候,每一秒钟都会抬起头来看一看,查问一下,是不是有人按门铃,是否有电话。。。。很蠢,不是吗?可计算机本来就是这样,它根本没人聪明。

了解了上述中断的过程,就不难解中断响应的条件了。在下列三种情况之一时,CPU将封锁对中断的响应:
1、CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。
2、现行的机器周期不是当前正执行指令的最后一个周期。我们知道,单片机有单周期、双周期、三周期指令,当前执行指令是单字节没有关系,如果是双字节或四字节的,就要等整条指令都执行完了,才能响应中断(因为中断查询是在每个机器周期都可能查到的)。
3、当前正执行的指令是返回批令(REti)或访问IP、IE寄存器的指令,则CPU至少再执行一条指令才应中断。这些都是与中断有关的,如果正访问IP、IE则可能会开、关中断或改变中断的优先级,而中断返回指令则说明本次中断还没有处理完,所以都要等本指令处理结束,再执行一条指令才可以响应中断。


中断响应过程
CPU每个机器周期都需要顺序检查每个中断源,当检测到有中断请求时,能否响应,还要看下述情况是否存在:
(1)CPU正处理相同级别或更高级别的中断;
(2)正在执行指令,还未到最后一个机器周期;
(3)正在执行的指令是RETI或访问IP、IE指令,则执行完上述指令后,再执行一条指令后,才会响应新中断。
响应过程:(假设已使某中断请求标志置1)
(1)先使相应优先级状态触发器置1;
(2)执行一个硬件子程序的调用,
1)硬件清零相应中断请求标志(TI、RI除外)
2)将当前PC内容压入堆栈——保护断点;
3)将中断服务子程序入口地址送PC——转移。
返回过程:(RETI执行后)
(1)使相应优先级状态触发器清0。
(2)从堆栈中弹出栈顶的两个字节内容送PC——恢复断点。
(3)CPU接着中断处继续执行原程序。
注意:
1)保护断点与保护现场以及恢复断点与恢复现场的区别。
2)外部中断响应时间在3 ~ 8个机器周期之间。
利用外部中断实现单步操作。
CPU响应中断时,首先把当前指令的下一条指令(就是中断返回后将要执行的指令)的地址送入堆栈,然后根据中断标记,将相应的中断入口地址送入PC,PC是程序指针,CPU取指令就根据PC中的值,PC中是什么值,就会到什么地方去取指令,所以程序就会转到中断入口处继续执行。这些工作都是由硬件来完成的,不必我们去考虑。这里还有个问题,大家是否注意到,每个中断向量地址只间隔了8个单元,如0003-000B,在如此少的空间中如何完成中断程序呢?很简单,你在中断处安排一个LJMP指令,不就可以把中断程序跳转到任何地方了吗?


一个完整的主程序看起来应该是这样的:
ORG 0000H
LJMP    START
ORG 0003H
LJMP    INT0    ;转外中断0
ORG 000BH
RETI    ;没有用定时器0中断,在此放一条RETI,万一 “不小心“产生了中断,也不会有太大的后果。
中断程序完成后,一定要执行一条RETI指令,执行这条指令后,CPU将会把堆栈中保存着的地址取出,送回PC,那么程序就会从主程序的中断处继续往下执行了。注意:CPU所做的保护工作是很有限的,只保护了一个地址,而其它的所有东西都不保护,所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等,在中断程序中又要用它们,还要保证回到主程序后这里面的数据还是没执行中断以前的数据,就得自己保护起来。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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