單片機中斷多優(yōu)先級的軟件擴展方法

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作者：廣東工業(yè)大學信息工程學院張輝時間：2007-09-10 來源：國外電子元器件

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　　摘要：為了解決MCS-51系列單片機只能由IP寄存器設(shè)定兩級優(yōu)先級的問題，文中給出了利用軟件對中斷 優(yōu)先級進行擴展的方法，同時給出了高于兩個優(yōu)先級的多優(yōu)先級軟件擴展程序。

關(guān)鍵詞：單片機；中斷；優(yōu)先級；寄存器

１　引言

　　所謂中斷是指當ＣＰＵ正在處理某件事情的時候，外部發(fā)生的某一事件（如一個電平的變化，一個脈沖沿的發(fā)生或定時器計數(shù)溢出等）請求ＣＰＵ迅速去處理，于是ＣＰＵ暫時中止當前的工作，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。中斷服務(wù)處理完該事件以后，再回到原來被中止的地方繼續(xù)原來的工作，這樣的一個過程稱之為中斷。以８０５１為例，中斷系統(tǒng)含有５個中斷源，分別是外部中斷０請求（ＩＮＴ０），外部中斷１請求（ＩＮＴ１），定時／計數(shù)器０溢出中斷請求（Ｔ０），定時／計數(shù)器１溢出中斷請求（Ｔ１）以及串行口中斷請求（Ｔｘ／Ｒｘ）。既然系統(tǒng)含有５個中斷源，就有可能出現(xiàn)數(shù)個中斷源同時提出中斷請求的情況，這樣，設(shè)計人員必須事先根據(jù)它們的輕重緩急來為每個中斷源確定ＣＰＵ對其的響應(yīng)順序。然而，對于中斷優(yōu)先級寄存器ＩＰ來說，只可能設(shè)定兩級優(yōu)先，即控制位為１時對應(yīng)的中斷源為高級中斷，反之，控制位為０時對應(yīng)的為低級中斷。這樣就出現(xiàn)一個問題：如果一個中斷正在執(zhí)行，如何才能讓它響應(yīng)同級甚至是低級中斷請求呢？

２　中斷多優(yōu)先級的擴展

　　根據(jù)８０５１的結(jié)構(gòu)特點，其中斷系統(tǒng)中含有兩個不可尋址的“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器。一個用于指出ＣＰＵ是否正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序，這個觸發(fā)器為１時，系統(tǒng)將屏蔽所有的中斷請求；另一個則指出ＣＰＵ是否正在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序，該觸發(fā)器為１時，將阻止除高優(yōu)先級以外的一切中斷請求。由此可見，若要響應(yīng)同級甚至是低級中斷請求，必須使得該“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器清零。但該觸發(fā)器又是不可尋址的，所以無法用軟件直接清零。遍歷系統(tǒng)所提供的１１１條指令，只有ＲＥＴＩ可以達到此目的。該指令可在ＣＰＵ執(zhí)行該指令時，一方面清除中斷響應(yīng)時所置位的“優(yōu)先級生效”觸發(fā)器，另一方面可從當前棧頂彈出斷點地址送入程序計數(shù)ＰＣ，從而返回主程序。

３　軟件擴展方法

３．１高級中斷源響應(yīng)低級中斷源的軟件設(shè)計

　　現(xiàn)以當前ＩＥ＝８４Ｈ（開放外部中斷１及總控制位），ＩＰ＝０４Ｈ設(shè)定ＩＮＴ１為高優(yōu)先級正在執(zhí)行外部中斷１服務(wù)子程序為例來進行說明。如欲響應(yīng)串行口中斷，也就是要實現(xiàn)高級中斷源響應(yīng)低級中斷源，設(shè)計時可加入如下代碼而無須改變ＩＰ寄存器的內(nèi)容：

ＰＵＳＨＩＥ；ＩＥ內(nèi)容入棧保護

ＭＯＶＩＥ，＃１００１００００Ｂ；開放串行口中斷

ＣＡＬＬＰＰ；繼續(xù)執(zhí)行原中斷子程序，但可

隨時響應(yīng)串行口中斷請求

．．．

ＰＯＰＩＥ；恢復原ＩＥ內(nèi)容

ＲＥＴＩ

ＰＰ：ＲＥＴＩ

３．２同級中斷源之間的響應(yīng)

　　上述代碼體現(xiàn)了高級中斷源（ＩＮＴ１）響應(yīng)低級中斷源（串行口）的軟件實現(xiàn)方法。但是，８０５１系統(tǒng)共含有５個中斷源，因此必須解決同優(yōu)先級中斷之間的嵌套問題，具體源程序如下：

ＯＲＧ００００Ｈ

ＬＪＭＰＭＡＩＮ