51單片機的中斷優(yōu)先級及中斷嵌套

說最基本的，老的51單片機(80C51系列)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。現(xiàn)在很多擴展的51單片機已經(jīng)有4個優(yōu)先級(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，明白了什么是優(yōu)先級，后面的闡述就容易明白了。實際上很多人都是混淆了優(yōu)先級的含義，所以才覺得糊里糊涂。

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

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

外部中斷0 > 定時/計數(shù)器0 > 外部中斷1 > 定時/計數(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>......

其實都是查詢優(yōu)級。首先查詢優(yōu)先級是不可以更改和設(shè)置的。這是一個中斷優(yōu)先權(quán)排隊的問題。是指多個中斷源同時產(chǎn)生中斷信號時，中斷仲裁器選擇對哪個中斷源優(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查詢各個中斷標(biāo)志位的時候，會依照上述5個查詢優(yōu)先級順序依次查詢，當(dāng)數(shù)個中斷同時請求的時候，會優(yōu)先查詢到高優(yōu)查詢先級的中斷標(biāo)志位，但并不代表高查詢優(yōu)先級的中斷可以打斷已經(jīng)并且正在執(zhí)行的低查詢優(yōu)先級的中斷服務(wù)。

例如：當(dāng)計數(shù)器0中斷和外部中斷1(按查詢優(yōu)先級，計數(shù)器0中斷>外部中斷1)同時到達時，會進入計時器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，這時候任何中斷都是打斷不了它的，包括邏輯優(yōu)先級比它高的外部中斷0計數(shù)器0中斷。

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

關(guān)于中斷的優(yōu)先級有三條原則：

1、CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應(yīng)優(yōu)先級最高的中斷請求;

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

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

若：同一執(zhí)行優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有一個中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。同一執(zhí)行優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，優(yōu)先權(quán)自高到低的順序即：

外部中斷0>定時/計數(shù)0>外部中斷1>定時/計數(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，則串口中斷可以打斷任何其他的中斷服務(wù)函數(shù)實現(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)，則其他幾個中斷之間還是保持邏輯優(yōu)先級，相互之間無法嵌套。

關(guān)于中斷嵌套?？梢赃@樣說，當(dāng)一個中斷正在執(zhí)行的時候，如果事先設(shè)置了中斷優(yōu)先級寄存器IP，那么當(dāng)一個更高優(yōu)先級的中斷到來的時候會發(fā)生中斷嵌套，如果沒有設(shè)置則不會發(fā)生任何嵌套;如果有同一個優(yōu)先級的中斷觸發(fā)，它并不是在“不斷的申請”，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)先級重新去查詢各個中斷標(biāo)志位，進入相應(yīng)中斷。

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

看兩個問題，如下：

1 在各個中斷都是低優(yōu)先級的時候，如果定時器0的溢出進入中斷。在這個中斷處理的過程中，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 如果定時器0發(fā)生中斷的時候，進入中斷處理程序，這個時候外部中斷1條件觸發(fā)條件滿足了。因為定時器0自然優(yōu)先級比外部中斷1高，那么定時器0的中斷處理程序繼續(xù)執(zhí)行。假設(shè)定時器中斷處理程序執(zhí)行的過程中，外部中斷1的觸發(fā)。條件消失了，那么等定時器0的中斷處理完后，程序還是會進入外部中斷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)先級的情況下，CUP會中止定時器0的中斷服務(wù)，進入外部中斷0服務(wù)程序，執(zhí)行完以后再回到定時器0中斷服務(wù)程序。否則不會。

答案2：肯定會進入中斷的;外部中斷1的觸發(fā)條件滿足后會置位外部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，也不會清除已置位的中斷標(biāo)志，所以等定時器0的中斷處理完后，程序判斷外部中斷的中斷標(biāo)志為1后依然會進入外部中斷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)...