MCS-51系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的軟擴(kuò)展
摘要:鑒于MCS-51系統(tǒng)只提供“二級(jí)中斷嵌套”,提出擴(kuò)展51系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的純軟件方法。其利用51系統(tǒng)內(nèi)建的中斷允許寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP,通過屏蔽字機(jī)制來實(shí)現(xiàn);以C51的形式,給出這種擴(kuò)展方法的函數(shù)庫實(shí)現(xiàn),為該方法的使用賦予友好、簡(jiǎn)潔的用戶接口。
關(guān)鍵詞:MCS-51單片機(jī) 中斷優(yōu)先級(jí) 軟擴(kuò)展 C51
引言
眾所周知,MCS-51系統(tǒng)只提供“二級(jí)中斷嵌套”,而大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)希望有多于兩級(jí)的優(yōu)先級(jí)別。因?yàn)橐话銇碚f,系統(tǒng)都有掉電中斷,且應(yīng)置為最高優(yōu)先級(jí),這樣所有其它中斷只能共用一個(gè)最低優(yōu)先級(jí),如此,往往不能滿足實(shí)際的邏輯需求。為了使系統(tǒng)具有多于兩級(jí)的中斷優(yōu)先級(jí)別,可以利用8259A之類的中斷控制芯片實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級(jí)的硬擴(kuò)展,但卻增加了系統(tǒng)的造價(jià)和復(fù)雜性。因復(fù)雜性的提高,系統(tǒng)的可靠性將受到影響。本文提出一種擴(kuò)展MCS-51系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的純軟件方法,不需增加任何硬件,且所需的額外資源消耗也很小。實(shí)際應(yīng)用表明這種方法是可行的和有效的。
1 MCS-51的中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)介
MCS-51系列單片機(jī)允許有五個(gè)中斷源,提供兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí),可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。這兩級(jí)優(yōu)先級(jí)遵循下述規(guī)則:僅高優(yōu)先級(jí)中斷源可中斷嵌套低優(yōu)先級(jí)中斷源。為實(shí)現(xiàn)這一規(guī)則,中斷系統(tǒng)內(nèi)部包含兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。當(dāng)特定優(yōu)先級(jí)的某中斷源被響應(yīng)時(shí),相應(yīng)的觸發(fā)器即被置位,直到執(zhí)行了RETI指令后,這個(gè)觸發(fā)器才復(fù)位。在此期間,同級(jí)和低級(jí)中斷將被防止。中斷源的中斷請(qǐng)求能否得到響應(yīng),受中斷允許寄存器IE的控制。每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)可通過對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP編程來設(shè)定:或最低,或最高。同一優(yōu)先級(jí)中的各中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí),由內(nèi)部查詢邏輯確定響應(yīng)次序。查詢次序依次為:外部中斷0(X0)、定時(shí)器中斷0(T0)、外部中斷1(X1)、定時(shí)器中斷1(T1)、串口中斷(S)。如果當(dāng)前指令是RETI或是對(duì)IE、IP操作的指令,將封裝CPU對(duì)中斷的響應(yīng),且必須再執(zhí)行完一條指令之后才會(huì)響應(yīng)中斷。
2 中斷優(yōu)先級(jí)軟擴(kuò)展的方法
首先,給出軟擴(kuò)展的第一種方法,并分析其特點(diǎn),指出其存在的缺陷。然后,基于對(duì)方法一的不足之處,給出不斷完善的方法二、方法三。其中方法二是對(duì)方法一的完善,方法三是對(duì)方法二的完善,并最終解決了方法一、二中的缺陷,實(shí)現(xiàn)了真正的中斷優(yōu)先級(jí)的軟擴(kuò)展。
2.1 方法一
此法僅使用和系統(tǒng)的中斷允許寄存器IE,通過中斷屏蔽字機(jī)制,以使不同的中斷源具有不同的邏輯中斷優(yōu)先級(jí)(下文中的“優(yōu)先級(jí)”如不加說明即指“邏輯中斷優(yōu)先級(jí)”)。
不失一般性,不妨令8051系統(tǒng)的五個(gè)中斷源——外中斷0(X0)、定時(shí)器中斷0(T0)、外中斷1(X1)、定時(shí)器中斷1(T1)及串口中斷(S),有如表1所列的優(yōu)先級(jí)。(實(shí)際應(yīng)用中,視具體情況,賦予不同中斷源以適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)。)
其中,“0”代表最高優(yōu)先級(jí),“4”代表最低優(yōu)先級(jí)。
首先,給設(shè)定了優(yōu)先級(jí)的諸中斷源賦以二級(jí)“物理中斷優(yōu)先級(jí)”:將優(yōu)先級(jí)最高的中斷源(X1)在中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位(PX1)置1,而令I(lǐng)P中的其它相關(guān)位(PT1、PT0、PS、PX0)為0。
其次,給設(shè)定了優(yōu)先級(jí)的各中斷源分配適當(dāng)?shù)摹爸袛嗥帘巫帧?。其基本思想是屏蔽同?jí)和低級(jí)中斷。具體分配過程如下:優(yōu)先級(jí)為k(0≤k≤N-1,N為中斷源數(shù)量)的中斷源的“中斷屏蔽字”為:優(yōu)先級(jí)為x(x∈[k,N-1],即同級(jí)和低級(jí))的中斷源在IE中的對(duì)應(yīng)位置0,優(yōu)先級(jí)為y(y∈[0,k-1],即高級(jí))的中斷源在IE中的相應(yīng)位置1而得的位組字節(jié)。當(dāng)然,IE的EA位(CPU中斷允許標(biāo)志位)始終為1.
對(duì)于表1所列的中斷優(yōu)先級(jí)分配情況,各中斷源的“中斷屏蔽字”配置如表2所列。
表1 中斷源的優(yōu)先級(jí)分配表
中斷源 | X1 | T1 | T0 | S | X0 |
優(yōu)先級(jí) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
最后,給各中斷源的ISR(Interrupt Routine,中斷服務(wù)例程)加以如下所示的外殼(Assembly形式的)。不妨以定時(shí)器0(T0)為例:
CSEG AT 8
評(píng)論