沈阳师范大学：《单片机原理与接口技术应用》课程教学资源（PPT课件）第04章 中断系统

中断系统第4章

第4章 中断系统

本章讲述了中断系统，包括中断的基本概念、STM32F103中断系统、STM32F103外部中断/事件控制器EXT、STM32F10x的库函数、外部中断使用流程和外部中断设计实例

本章讲述了中断系统，包括中断的基本概念、 STM32F103 中断系统、STM32F103外部中断／事件控制器 EXTI、STM32F10x的库函数、外部中断使用流程和外部中 断设计实例

4.1中断的基本概念在实际的应用系统中，嵌入式单片机STM32可能与各种各样的外部设备相连接。这些外设的结构形式、信号种类与大小、工作速度等差异很大，因此，需要有效的方法使单片机与外部设备协调工作。通常单片机与外设交换数据有三种方式：无条件传输方式、程序查询方式以及中断方式1.无条件传输方式单片机无须了解外部设备状态，当执行传输数据指令时直接向外部设备发送数据，因此适合于快速设备或者状态明确的外部设备。2.程序查询方式控制器主动对外部设备的状态进行查询，依据查询状态传输数据。查询方式常常使单片机处于等待状态，同时也不能做出快速响应。因此，在单片机任务不太繁忙，对外部设备响应速度要求不高的情况下常采用这种方式

4.1 中断的基本概念 在实际的应用系统中，嵌入式单片机STM32可能与各种 各样的外部设备相连接。这些外设的结构形式、信号种类与 大小、工作速度等差异很大，因此，需要有效的方法使单片 机与外部设备协调工作。通常单片机与外设交换数据有三种 方式：无条件传输方式、程序查询方式以及中断方式。 1. 无条件传输方式 单片机无须了解外部设备状态，当执行传输数据指令时 直接向外部设备发送数据，因此适合于快速设备或者状态明 确的外部设备。 2. 程序查询方式 控制器主动对外部设备的状态进行查询，依据查询状态 传输数据。查询方式常常使单片机处于等待状态，同时也不 能做出快速响应。因此，在单片机任务不太繁忙，对外部设 备响应速度要求不高的情况下常采用这种方式

3.中断方式外部设备主动向单片机发送请求，单片机接到请求后立即中断当前工作，处理外部设备的请求，处理完毕后继续处理未完成的工作。这种传输方式提高了STM32微处理器的利用率，并且对外部设备有较快的响应速度。因此，中断方式更加适应实时控制的需要

3. 中断方式 外部设备主动向单片机发送请求，单片机接到请求后立 即中断当前工作，处理外部设备的请求，处理完毕后继续处 理未完成的工作。这种传输方式提高了STM32微处理器的利 用率，并且对外部设备有较快的响应速度。因此，中断方式 更加适应实时控制的需要

4.1.1中断的定义在计算机执行程序的过程中，CPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行原来中止的程序，叫作中断

4.1.1 中断的定义 在计算机执行程序的过程中，CPU暂时中止其正在执行 的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序， 等处理完毕后再返回执行原来中止的程序，叫作中断

4.1.2 中断的应用1.提高CPU工作效率在早期的计算机系统中，CPU工作速度快，外设工作速度慢，形成CPU等待，效率降低。设置中断后，CPU不必花费大量的时间等待和查询外设工作，例如，计算机和打印机连接，计算机可以快速地传送一行字符给打印机（由于打印机存储容量有限，一次不能传送很多），打印机开始打印字符，CPU可以不理会打印机，处理自已的工作，待打印机打印该行字符完毕，发给CPU一个信号，CPU产生中断，中断正在处理的工作，转而再传送一行字符给打印机，这样在打印机打印字符期间（外设慢速工作），CPU可以不必等待或查询，自行处理自已的工作，从而大大提高了CPU工作效率O

1. 提高CPU工作效率 在早期的计算机系统中，CPU工作速度快，外设工作速 度慢，形成CPU等待，效率降低。设置中断后，CPU不必花 费大量的时间等待和查询外设工作，例如，计算机和打印机 连接，计算机可以快速地传送一行字符给打印机（由于打印 机存储容量有限，一次不能传送很多），打印机开始打印字 符，CPU可以不理会打印机，处理自己的工作，待打印机打 印该行字符完毕，发给CPU一个信号，CPU产生中断，中断 正在处理的工作，转而再传送一行字符给打印机，这样在打 印机打印字符期间（外设慢速工作），CPU可以不必等待或 查询，自行处理自己的工作，从而大大提高了CPU工作效率 。 4.1.2 中断的应用

2.具有实时处理功能实时控制是微型计算机系统特别是单片机系统应用领域的一个重要任务。在实时控制系统中，现场各种参数和状态的变化是随机发生的，要求CPU能做出快速响应、及时处理。有了中断系统，这些参数和状态的变化可以作为中断信号，使CPU中断，在相应的中断服务程序中及时处理这些参数和状态的变化

2. 具有实时处理功能 实时控制是微型计算机系统特别是单片机系统应用领域 的一个重要任务。在实时控制系统中，现场各种参数和状态 的变化是随机发生的，要求CPU能做出快速响应、及时处理 。有了中断系统，这些参数和状态的变化可以作为中断信号 ，使CPU中断，在相应的中断服务程序中及时处理这些参数 和状态的变化

3.具有故障处理功能单片机应用系统在实际运行中，常会出现一些故障。例如，电源突然掉电、硬件自检出错、运算溢出等。利用中断，就可执行处理故障的中断程序服务。例如，电源突然掉申，由于稳压电源输出端接有大电容，从电源掉电至大电容的电压下降到正常工作电压之下，一般有几ms～几百ms的时间。这段时间内若使CPU产生中断，在处理掉电的中断服务程序中将需要保存的数据和信息及时转移到具有备用电源的存储器中，待电源恢复正常时再将这些数据和信息送回到原存储单元之中，返回中断点继续执行原程序

3. 具有故障处理功能 单片机应用系统在实际运行中，常会出现一些故障。例 如，电源突然掉电、硬件自检出错、运算溢出等。利用中断 ，就可执行处理故障的中断程序服务。例如，电源突然掉电 ，由于稳压电源输出端接有大电容，从电源掉电至大电容的 电压下降到正常工作电压之下，一般有几ms～几百ms的时 间。这段时间内若使CPU产生中断，在处理掉电的中断服务 程序中将需要保存的数据和信息及时转移到具有备用电源的 存储器中，待电源恢复正常时再将这些数据和信息送回到原 存储单元之中，返回中断点继续执行原程序

4.实现分时操作单片机应用系统通常需要控制多个外设同时工作。例如，键盘、打印机、显示器、A/D转换器、D/A转换器等，这些设备的工作有些是随机的，有些是定时的，对于一些定时工作的外设，可以利用定时器，到一定时间产中断，在中断服务程序中控制这些外设工作。例如，动态扫描显示，每隔一定时间会更换显示字位码和字段码。此外，中断系统还能用于程序调试、多机连接等。因此，中断系统是计算机中重要的组成部分。可以说，有了中断系统后，计算机才能比原来无中断系统的早期计算机演绎出多姿多彩的功能

4. 实现分时操作 单片机应用系统通常需要控制多个外设同时工作。例如 ，键盘、打印机、显示器、A/D转换器、D/A转换器等，这些 设备的工作有些是随机的，有些是定时的，对于一些定时工 作的外设，可以利用定时器，到一定时间产生中断，在中断 服务程序中控制这些外设工作。例如，动态扫描显示，每隔 一定时间会更换显示字位码和字段码。 此外，中断系统还能用于程序调试、多机连接等。因此，中 断系统是计算机中重要的组成部分。可以说，有了中断系统 后，计算机才能比原来无中断系统的早期计算机演绎出多姿 多彩的功能

4.1.3中断源与中断屏蔽1.中断源中断源是指能引发中断的事件。通常，中断源都与外设有关。在前面讲述的朋友来访的例子中，门铃的铃声是一个中断源，它由门铃这个外设发出，告诉主人（CPU）有客来访（事件），并等待主人（CPU）响应和处理（开门接待客人）。计算机系统中，常见的中断源有按键、定时器溢出、串口收到数据等，与此相关的外设有键盘、定时器和串口等0每个中断源都有它对应的中断标志位，一旦该中断发生，它的中断标志位就会被置位。如果中断标志位被清除，那么它所对应的中断便不会再被响应。所以，一般在中断服务程序最后要将对应的中断标志位清零，否则将始终响应该中断，不断执行该中断服务程序

1. 中断源 中断源是指能引发中断的事件。通常，中断源都与外设 有关。在前面讲述的朋友来访的例子中，门铃的铃声是一个 中断源，它由门铃这个外设发出，告诉主人（CPU）有客来 访（事件），并等待主人（CPU）响应和处理（开门接待客 人）。计算机系统中，常见的中断源有按键、定时器溢出、 串口收到数据等，与此相关的外设有键盘、定时器和串口等 。 每个中断源都有它对应的中断标志位，一旦该中断发生 ，它的中断标志位就会被置位。如果中断标志位被清除，那 么它所对应的中断便不会再被响应。所以，一般在中断服务 程序最后要将对应的中断标志位清零，否则将始终响应该中 断，不断执行该中断服务程序。 4.1.3 中断源与中断屏蔽