山东大学：《微机原理及单片机接口技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 中断（主讲：刘忠国）

第六章中断 ◇掌握单片机中断系统 ◇掌握单片机中断处理过程 ◇掌握中断程序设计 ◇理解中断使用过程中需要注意的问题

11:20:48 第六章 中 断 掌握单片机中断系统 掌握单片机中断处理过程 掌握中断程序设计 理解中断使用过程中需要注意的问题 3

第六章中断 ◇6中断的概念 ◇62单片机的中断系统及其管理 ◆62,1中断源及其优先级管理 ◆622单片机中断处理过程 ◆623中断程序编程举例 ◆624中断使用过程中需要注意的问题

11:20:48 第六章 中 断 6.1 中断的概念 6.2 单片机的中断系统及其管理 6.2.1 中断源及其优先级管理 6.2.2 单片机中断处理过程 6.2.3 中断程序编程举例 6.2.4 中断使用过程中需要注意的问题 4

§6.1中断的概念 >中断是计算机中的一个很重要的技术,它既和硬件有关, 也和软件有关。 >正因有了中断技术,计算机的控制功能才更加灵活、 效率更高、计算机的发展和应用才更好,中断功能的 强弱已成为衡量一台计算机功能完善与否的重要指标。 例如,下面的情况下,就需要采用中断技术。 ◆当计算机正在正常运行一个程序段的时候,若有一紧 急事件出现,又必须要立即处理这个紧急的事件; ◆计算机边工作边随时准备处理一个事件,但又不确定 该事件出现的确切时刻,像处理防火防盜事件一样

11:20:48 §6.1 中断的概念 ➢中断是计算机中的一个很重要的技术, 它既和硬件有关， 也和软件有关。 ➢正因有了中断技术，计算机的控制功能才更加灵活、 效率更高、计算机的发展和应用才更好，中断功能的 强弱已成为衡量一台计算机功能完善与否的重要指标。 ➢例如，下面的情况下，就需要采用中断技术。 当计算机正在正常运行一个程序段的时候，若有一紧 急事件出现，又必须要立即处理这个紧急的事件； 计算机边工作边随时准备处理一个事件，但又不确定 该事件出现的确切时刻，像处理防火防盗事件一样。 5

§6.1中断的概念 ◆所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中,出现某些事 件需要立即处理时,CPU暂时中止正在执行的程序,转去 执行对某种请求的处理程序(中断处理服务程序); ◆当处理程序执行完毕后,CPU再回到先前被暂时中止的 程序继续执行。 ◆实现这种功能的部件称为中断系统,请求CPU中断的请 求源称为中断源 ◆中断源向CPU发出中断申请,CPU暂停当前工作转去处 理中断源事件称为中断响应。对整个事件的处理过程称 为中断服务。 ◆事件处理完毕CPU返回到被中断的地方称为中断返回。 ◆中断过程示意图如图6-1所示:

11:20:48 §6.1 中断的概念 ◆所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中, 出现某些事 件需要立即处理时, CPU暂时中止正在执行的程序, 转去 执行对某种请求的处理程序(中断处理(服务)程序); ◆当处理程序执行完毕后，CPU再回到先前被暂时中止的 程序继续执行。 ◆实现这种功能的部件称为中断系统，请求CPU中断的请 求源称为中断源。 ◆中断源向CPU发出中断申请，CPU暂停当前工作转去处 理中断源事件称为中断响应。对整个事件的处理过程称 为中断服务。 ◆事件处理完毕CPU返回到被中断的地方称为中断返回。 ◆中断过程示意图如图6-1所示： 6

§6.1中断的概念 ◆中断过程 主程序 ◆多个中断源同时向CPU请 响应中断 求中断时,就出现了CPU 应该先响应哪个中断请求 的问题。 执行 ◆计算机往往根据中断源引断点 中断服务 发事件的轻重缓急为其设 置不同的优先级,优先级 是计算机对中断源响应次 返回主程序 序的规定。 ◆优先级高的中断请求先响继续执行主程序 应,优先级低的中断请求 后响应 图6-1中断过程示意图

11:20:48 §6.1 中断的概念 图6-1 中断过程示意图 7/94 ◆中断过程: ◆多个中断源同时向CPU请 求中断时，就出现了CPU 应该先响应哪个中断请求 的问题。 ◆计算机往往根据中断源引 发事件的轻重缓急为其设 置不同的优先级，优先级 是计算机对中断源响应次 序的规定。 ◆优先级高的中断请求先响 应，优先级低的中断请求 后响应

§6.1中断的概念 ◇中断的嵌套: 主程序 ◇CPU在进行中断响应时 低级中断处理 可以响应更高级的中断 (中断源B) 请求,这种情况称为中 断的嵌套。 高级中断处理 ◇需注意:引起中断嵌套 (中断源A) 的中断源的优先级一定 要高于当前响应中断源 的优先级,同优先级或 低优先级中断源的中断 请求不能引起中断嵌套。图6-2中断嵌套示意图

11:20:48 §6.1 中断的概念 中断的嵌套: CPU 在进行中断响应时 可以响应更高级的中断 请求，这种情况称为中 断的嵌套。 需注意: 引起中断嵌套 的中断源的优先级一定 要高于当前响应中断源 的优先级, 同优先级或 低优先级中断源的中断 请求不能引起中断嵌套。 图6-2 中断嵌套示意图 8/94

§6.1中断的概念 ◆计算机采用中断技术,大大提高了工作效率和处理问题的灵活性, 主要表现在3个方面: >可及时处理控制系统中许多随机发生的事件; >解决了快速CPU和慢速外设之间的矛盾,CPU和外设可并行工作; 具备了处理故障的能力,提高了系统自身的可靠性。 ◇中断类似主程序调用子程序,但它们又有区别: 表6-1中断和调用子程序之间的主要区别 中断 调用子程序 产生时刻是随机的 程序事先安排好的 既保护断点(自动又保护现场(程序)可只保护断点(自动) 处理程序的入口地址是单片机硬件确定的,子程序的入口地址是 用户不能改变 程序编排的

11:20:48 §6.1 中断的概念 ◆计算机采用中断技术, 大大提高了工作效率和处理问题的灵活性, 主要表现在3个方面： ➢可及时处理控制系统中许多随机发生的事件； ➢解决了快速CPU和慢速外设之间的矛盾, CPU和外设可并行工作; ➢具备了处理故障的能力，提高了系统自身的可靠性。 9 中 断 调用子程序 产生时刻是随机的 程序事先安排好的 中断类似主程序调用子程序，但它们又有区别: 表6-1 中断和调用子程序之间的主要区别 既保护断点(自动), 又保护现场(程序) 可只保护断点(自动) 处理程序的入口地址是单片机硬件确定的, 用户不能改变 子程序的入口地址是 程序编排的

§6.1中断的概念 在中断系统中,还有以下几个相关概念: 1.开中断和关中断 中断的开放(称为开中断或中断允许)和中断的关闭 (称为关中断或中断禁止)可通过指令设置相关特殊功能 寄存器的内容来实现,这是CPU能否接受中断请求的关 键。只在开中断的情况下,才能接受中断源的请求 2.堆栈 进入子程序或中断处理程序后还要保护这些寄存器 中的值,叫做保护现场;子程序返回或中断处理返回前, 还要能够恢复这些寄存器中的值,叫做恢复现场

11:20:48 在中断系统中，还有以下几个相关概念： 1．开中断和关中断 中断的开放(称为开中断或中断允许)和中断的关闭 (称为关中断或中断禁止)可通过指令设置相关特殊功能 寄存器的内容来实现, 这是CPU能否接受中断请求的关 键。只在开中断的情况下, 才能接受中断源的请求。 10/94 §6.1 中断的概念 2．堆栈 进入子程序或中断处理程序后还要保护这些寄存器 中的值, 叫做保护现场; 子程序返回或中断处理返回前, 还要能够恢复这些寄存器中的值, 叫做恢复现场

§6.1中断的概念 2.堆栈 保护现场和恢复现场都通过堆栈操作来实现。其中 通用寄存器的保存和恢复需要由堆栈操作指令来完成; 返回地址的保存与恢复(断点保护和恢复)的堆栈操作 都是在相应的子程序的调用和返回指令的操作中自动完 成的,无需再用专门的堆栈操作指令。 SP指向栈顶 高地址 图6-3堆栈示意图 DCBA 低地址

11:20:48 2．堆栈 保护现场和恢复现场都通过堆栈操作来实现。其中 通用寄存器的保存和恢复需要由堆栈操作指令来完成; 返回地址的保存与恢复(断点保护和恢复)的堆栈操作 都是在相应的子程序的调用和返回指令的操作中自动完 成的, 无需再用专门的堆栈操作指令。 11/94 §6.1 中断的概念 图6-3 堆栈示意图

§6.1中断的概念 3.中断的响应 单片机响应中断源请求时,由中断系统硬件控制CPU 从主程序转去执行中断服务程序,同时把断点地址自动 送入堆栈进行保护。 4.中断的撤除 在响应中断请求后,返回主程序之前,该中断请求 标志应该撤除,否则,单片机执行完中断服务程序会误 判为又发生了中断请求而错误地再次进入中断服务程序。 单片机中有些中断请求标志会自动撒除,有些不能 自动撤除,必须靠用户使用相应的指令撤除

11:20:48 3．中断的响应 单片机响应中断源请求时, 由中断系统硬件控制CPU 从主程序转去执行中断服务程序, 同时把断点地址自动 送入堆栈进行保护。 4．中断的撤除 在响应中断请求后，返回主程序之前，该中断请求 标志应该撤除，否则，单片机执行完中断服务程序会误 判为又发生了中断请求而错误地再次进入中断服务程序。 单片机中有些中断请求标志会自动撤除，有些不能 自动撤除，必须靠用户使用相应的指令撤除。 12/94 §6.1 中断的概念