51单片机中断系统

一.单片机各引脚回顾

开发板上面使用的是DIP封装（双列直插式），有40只引脚！

40只引脚按其功能来分，可分为3类：

• 电源和时钟引脚
• 控制引脚
• I/O口引脚

1.电源和时钟引脚

该类包含：Vcc，Vss，XTAL1，XTAL2。

• 电源引脚接入单片机工作电源：
  Vcc（40脚）接+5V电源；Vss（20脚）接地。
• 时钟引脚
  XTAL1和XTAL2（18、19号引脚）分别接我们开发板的外部晶振，为单片机提供工作频率节拍。

有人说实物上有白线表示20脚附近是3个GND，那是因为它是芯片引出来的排针，有时候需要接各种外设而提供VCC和GND的端口，它并不是芯片内部。

2.控制引脚

• RST（RESET）9号引脚是复位信号输入端，当单片机运行时，在此引脚加上持续两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。Vpd为本引脚的第二功能，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5v电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，从而保证单片机复位后能继续运行。

有人不是很理解复位，简单说一下就是单片机在运行程序时，假设总共有50行代码，你关闭电源时单片机恰好运行在20行代码，那么你下次开机时，程序必须从头开始运行，有个叫程序指针的东西就会自动从20行转到第1行从而完成自动复位。手动复位就是程序执行一般，手动让程序从头开始执行。

• EA为内外部程序储存器选择端（31号引脚）。当EA为高电平时，单片机访问内部程序储存空间，为低电平时访问外部程序存储空间。Vpp编程电压的输入端。
• ALE（30号引脚）为地址所存允许信号，PROG为对片内为EPROMS单片机编写程序时，此引脚做编程脉冲输入。
• PSEN（29号引脚）当单片机访问外部程序储存器时。此引脚为读取读取外部储存选通信号。

早期的单片机内部存储空间比较小，需要与外部程序存储空间一起使用，所以诞生了这些引脚，但是现在的单片机内部存储空间足够使用，所以这些引脚在现在没什么用，了解即可。重点是理解前面的RST引脚。

3.I/O口引脚

P0是三态I/O口，P1口内部有上拉普通准双向IO口，P2口内部有上拉普通准双向I/O口，P3口内部有上拉普通准双向I/O口(有第二功能，可以通过配置特殊功能寄存来实现)

这里需要注意的是P0口如果需要接高电平，那么我们需要接一个上拉电阻；而P2、P1口则不需要，除此之外，P3口还有第二功能。

P3口各引脚第二功能定义：

• P3.0: RXD串行口输入
• P3.1: TXD串行口输出
• P3.2: INT0外部中断0输入
• P3.3: INT1外部中断1输入
• P3.4: T0定时器0外部输入
• P3.5: T1定时器1外部输入
• P3.6：WR外部写控制
• P3.7：RD外部读控制

中断系统中，有很多种中断，比如串口中断、外部中断、定时器中断……，我们后面慢慢学，今天这里只是了解中断系统。

二.中断系统

什么是中断系统?

基本解释：
计算机执行某程序时，发生了紧急事件或有特殊请求，CPU暂停某程序的执行，转而去处理上述事件或请求，处理完毕后再重新执行某程序的过程叫做中断。

为了让我们更加方便的理解中断这个概念，举例:假设你正在吃饭，这时接到快递员电话叫你下楼取快递只等5分钟，这就是中断请求。然后你回答:“好的，我现在就来”这就是中断响应。接着你停止吃饭下楼去取快递，这就是中断处理；取完快递，你再回来接着吃饭，这就叫做中断返回。从以上可以看出，中断分为4个步骤: 中断请求->中断响应->中断处理->中断返回。

其实如果学习了计算机组成原理或操作系统，这个比较号好理解的，这里的中断步骤太非专业化了，你甚至可以熟悉中断的整个流程并且由什么完成。

三.知识点补充

1.数据输入/输出传送方式

• 无条件传送方式：一方对另一方来说总是准备好的。
• 查询传送方式(LOOK UP)：传送前一方先查询另一方的状态，若已经准备好就传送，否则就继续查询/等待。
• 中断传送方式(IRQ) ：一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传送。
• 直接存储器存取方式(DMA)：双方直接通过总线传送数据，不经CPU中转。适用于数据量大、高速通讯的设备，不占用CPU时间。

好理解吧，学了计算机组成原理我们还知道通道传送方式。

2.中断传送方式特点

数据传送的双方平时各自做自己的工作，一旦甲方要求与乙方进行数据传送，就主动发出信号提出申请，乙方接到申请后若同意传送，安排好当前的工作，再响应与甲方发生数据传送。完事后，回去继续做打断前的工作。
中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志：

• 提高CPU效率
• 解决速度矛盾
• 实现并行工作
• 应付突发事件.·····

3.中断系统结构

4.中断源

51子系列允许5个中断源：

• 外部中断源 (2个) ：
  • INTO一一由P3.2端口线引入，低电平或下降沿引起。
  • INT1一一由P3.3端口线引入，低电平或下降沿引起。
    这两个外部中断源标志和它们的触发方式控制位由特殊功能寄存器TCON的低4位控制。
• 内部中断源 (3个) :
  • T0一一定时器/计数器0中断，由TO回零溢出引起。
  • T1一一定时器/计数器1中断，由T1回零溢出引起
  • TX/RX——串行I/O中断，串行端口完成一帧字符发送/接收后引起。
    这3个内部中断源的控制位分别锁存在特殊功能寄存器TCON和SCON中。
    

四.如何使用中断系统

1.允许中断

STC89C51RC/RD+系列单片机CPU对中断源的开放或屏蔽，每一个中断源是否被允许中断，是由内部的中断允许寄存器IE (地址为A8H)和XICON (地址为COH) 控制的。
允许中断，结合上一部分的结构图，说的就是IE（允许中断寄存器）部分，里面有一个总开关EA，只有总开关EA=1被打开时，各中断才能够允许进入下一阶段；除了总开关EA要打开之外，各种中断对应的开关也需要打开，比如INT0要打开对应的EX0，T0要打开对应的ET0……此外，IE的一个显著特征是可位寻址，可位寻址的体现在我们写代码时就是可以直接赋值，比如EA=1,EX0=1等等。

• EA:CPU的总中断允许控制位，EA=1，CPU开放中断，EA=0，CPU屏蔽所有的中断申请。EA的作用是使中断允许形成两级控制。即各中断源首先受EA控制;其次还受各中断源自己的中断允许控制位控制。
• ET2: 定时/计数器T2的溢出中断允许位。ET2=1，允许T2中断;ET2=0，禁止T2中断。
• ES : 串行口1中断允许位。ES=1，允许串行口1中断:ES=0，禁止串行口1中断。
• ET1:定时/计数器T1的溢出中断允许位。ET1=1，允许T1中断:ET1=0，禁止T1中断
• EX1: 外部中断1中断允许位。EX1=1，允许外部中断1中断:EX1=0，禁止外部中断1中断
• ET0:TO的溢出中断允许位。ETO-1，允许T中断:ETO-0禁止TO中断。
• EX0:外部中断0中断允许位。EX0=1，允许中断:EX0=0禁止中断。

2.配置中断方式

首先认识一个寄存器：TCON。TCON为定时器/计数器T0、T1的控制寄存器，同时也锁存T0、T1溢出中断源和外部请求中断源等，其也是可位寻址的。

• TF1：T1溢出中断标志。T1被允许计数以后，从初值开始加1计数。当产生溢出时由硬件置“1”，TF1向CPU请求中断，一直保持到CPU响应中断时，才由硬件清“0” (也可由查询软件清“0”)
• TR1：定时器1的运行控制位。
• TF0：T0溢出中断标志。T0被允许计数以后，从初值开始加1计数，当产生溢出时，由硬件置“1”，TFO向CPU请求中断，一直保持CPU响应该中断时，才由硬件清0(也可由查询软件清0)。
• TR0：定时器0的运行控制位。
• IE1：外部中断1请求源(INT1/P3.3)标志。IE1=1，外部中断向CPU请求中断，当CPU响应该中断时由硬件清“0”。
• IT1：外部中断1中断源类型选择位。IT1=0，INT1/P3.3引脚上的低电平信号可触发外部中断；IT1=1，外部中断1为下降沿触发方式。
• IE0：外部中断0请求源 (INTO/P3.2)标志。IE0=1外部中断0向CPU请求中断，当CPU响应外部中断时，由硬件清“0”。
  IT0：外部中断0中断源类型选择位。IT0=0，INTO/P3.2引脚上的低电平可触发外部中断0；IT0=1，外部中断0为下降沿触发方式。

总共有8位，上一部分的图中只显示了4位，其余4位的功能如上所示，定时器和计数器是同一种中断，而该类中断与外部中断一起均受TCON的控制。

3.编写中断处理函数

中断优先级处理原则（对同时发生多个中断申请时）：

• 不同优先级的中断同时申请 (很难遇到)，先高后低
• 相同优先级的中断同时申请 (很难遇到)，按序执行
• 正处理低优先级中断又接到高级别中断，高打断低
• 正处理高优先级中断又接到低级别中断，高不理低

内部查询顺序：在同时收到几个同一优先级的中断请求时，哪一个中断请求能优先得到响应，取决于内部的查询顺序。这相当于在同一优先级内，还同时存在另一辅助优先级结构，其查询顺序如下：

中断处理函数模型：

void 函数名() interrupt 2             //普通函数基础上，加关键字interrupt和入口号
{
	中断处理语句
}