一文詳解51單片機中斷系統(tǒng)

中斷及中斷原理

中斷是為單片機具有對外部或者內(nèi)部隨機發(fā)生的事件實時處理而設置的。中斷功能的存在，很大程度上提高了單片機處理外部或內(nèi)部事件的能力。單片機具有實時處理功能，主要是靠中斷技術來實現(xiàn)的。

從中斷這個名字可以知道中斷的概念很簡單，就是在CPU執(zhí)行過程中被某些因素所打斷，從而去解決產(chǎn)生這些因素的問題。有一個很形象的比喻：當你在燒開水的時候可以去洗衣服，在洗衣服過程中當聽到水開水壺響的時候就先暫停轉(zhuǎn)而去倒開水。這樣的工作效率很明顯要比在水壺邊干干巴巴坐著等水開高得多。而中斷機制就是這么個原理。

中斷流程

中斷系統(tǒng)的流程很簡單，分為中斷請求，中斷響應，中斷返回。

在主程序運行過程中，由于外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件請求CPU中斷迅速前去處理。此時CPU要迅速前去處理，但是此時正在運行主程序，所以CPU會設置斷點，在此過程中應用堆棧會記下斷點地址以及一些工作寄存器、標志位等信息以保證中斷返回時可以正常繼續(xù)執(zhí)行主程序，保護斷點現(xiàn)場。(中斷請求)

斷點設置結束后，CPU會根據(jù)中斷服務程序的入口地址進入中斷服務程序中去執(zhí)行，從而解決中斷響應問題。(中斷響應)

執(zhí)行完中斷服務程序后，CPU恢復現(xiàn)場，即回到斷點繼續(xù)執(zhí)行主程序。(中斷返回)

中斷源

51單片機中有5個中斷源，如下圖：

52單片機是51單片機的增強型，有6個中斷源，如下圖：

在本次講解中以增強型單片機為例

中斷優(yōu)先級

單片機允許中斷嵌套，涉及到中斷執(zhí)行的先后順序，因此引出中斷優(yōu)先級。

因此，單片機中存在中斷優(yōu)先級寄存器IP可以設置各中斷優(yōu)先級。

中斷系統(tǒng)結構

由圖可以看出使用中斷會使用若干寄存器。類似于撥動開關，使得各個中斷源有條不紊地工作起來。

中斷系統(tǒng)寄存器

在中斷系統(tǒng)中會使用若干寄存器，根據(jù)中斷源的不同我們需要配置不同的寄存器，如TCON、SCON寄存器等。但是有中斷允許寄存器IE和中斷優(yōu)先級寄存器IP通常都需要配置。

中斷允許寄存器IE (可位尋址)

EA-全局中斷允許位（總開關控制各個中斷）

ET2-定時/計數(shù)器2中斷允許位

ES-串行口中斷允許位

ET1-定時/計數(shù)器1中斷允許位

EX1-外部中斷1中斷允許位

ET0-定時/計數(shù)器0中斷允許位

EX0-外部中斷0中斷允許位

以上各允許位均為1打開，為0關閉。

中斷優(yōu)先級寄存器IP (可位尋址)

PS-串行口中斷優(yōu)先級控制位

PT1-定時/計數(shù)器1中斷優(yōu)先級控制位

PX1-外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位

PT0-定時/計數(shù)器0中斷優(yōu)先級控制位

PX0-外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位

以上各位均為1高優(yōu)先級，為0低優(yōu)先級。

中斷服務程序的書寫

void 函數(shù)名() interrupt x 

{

    ……

 }

其中一般無返回值故寫void，“函數(shù)名”可以根據(jù)功能來自主命名，interrupt x 必須書寫以表明使用哪個中斷，從而使CPU找到中斷服務程序入口。序號x如下。

中斷服務程序的理解

縱觀整個帶有中斷服務程序的C程序，除了在函數(shù)名后書寫序號外，中斷服務程序書寫與普通的自定義子函數(shù)并無多大區(qū)別，但是與自定義子函數(shù)不同的是，在主函數(shù)中并沒有中斷服務程序的調(diào)用，這就很容易使人一頭霧水，搞不清楚中斷服務程序是如何被運行的。

其實問題的答案就在中斷服務程序本身，正是由于其函數(shù)名后書寫的中斷號讓CPU可以找到這段代碼，從而去處理中斷。所以就可以理解為中斷服務程序中的代碼就是寫在了main主函數(shù)中，只不過只有在滿足對應的中斷標志位置1時，CPU才轉(zhuǎn)而去執(zhí)行這段代碼，因此不同于自定義子函數(shù)那樣需要去聲明、調(diào)用。

各中斷詳細介紹

按照自然優(yōu)先級排序

1. INT0-外部中斷0
2. T0-定時/計數(shù)器0中斷
3. INT1-外部中斷1
4. T1-定時/計數(shù)器1中斷
5. TI/RI-串行口中斷
6. T2-定時/計數(shù)器2中斷