中斷

中斷概念

CPU與外設交換一批資料時,CPU工作速度遠遠高於外設工作速度，所以每傳輸一組資料，CPU需要等待一段時間才能傳送下一組資料。造成CPU資源浪費。

中斷技術目的是為了提高計算機輸入輸出效率，改善計算機整體效能。

所謂中斷是指計算機在執行其他程式的過程中，當出現某些異常事件或某種請求時，CPU暫時中止正在執行的程式，而轉去執行對異常事件或某種請求的服務程式。當服務完畢後，CPU再回到被暫時中止的程式繼續執行。

CPU提高效率主要體現在：
（1）CPU與外設並行工作
（2）可及時處理控制系統中許多隨機引數和資訊
（3）具備了故障處理能力，提高計算機自身可靠性

中斷產生是隨機的，既保護斷點，又保護現場，為外設和處理各種事件服務。

8051中斷系統及其管理

中斷源以及優先順序

1. 中斷源
TCON（定時/計數器T0和T1的控制暫存器）

IT0：外部中斷觸發方式控制位。由軟體控制，0表示電平觸發方式，1表示邊沿觸發方式。

IE0：外部中斷INT0請求標誌位。 IT0=0是電平觸發方式，每個機器週期的S5P2取樣INT0，若INT0為低電平，直接觸發外部中斷； 若IT0=1是邊沿觸發，當第一個機器週期取樣為高電平，第二個機器週期取樣到低電平時，由硬體置位IE0（為1），並由其向CPU請求中斷。CPU響應中斷，則由硬體清0.

TF0：定時/計數器T0溢位中斷標誌位，啟動T0後，T0從初值開始加1，當最高位產生溢位，硬體置TF0為1,向CPU申請中斷，CPU響應TF0中斷時清0該標誌位。TF0也可用軟體清0（查詢方式）

IE1和IT1以及TF1與上面類似

2. 中斷開放、禁止及優先順序
中斷的開放和禁止是通過對中斷允許暫存器IE的相應位設定實現的。

EA：中斷允許總控制位。0為關閉，1為開放，下同
ES(serial）：序列口中斷允許控制位
ET1、ET0（timer）：定時器1和0中斷允許控制位
EX1、EX0：外部中斷1和0允許控制位

優先順序
微控制器具有2個優先順序：高優先順序和低優先順序。
優先順序的通過中斷優先順序暫存器IP完成。

1為高優先順序、0為低優先順序

1) PS：序列口中斷優先順序控制位
2) PT1、PT0：定時\計數器1和0
3) PX1、PX0：外部中斷1和0

中斷優先順序處理原則：

1. 不同級的中斷源同時申請中斷：先高後低
2. 處理低階中斷又收到高階中斷：停低轉高
3. 處理高階中斷又收到低階中斷：高不睬低
4. 同一級中斷源同時申請中斷：事先規定

事先規定：
IE0 > TF0 > IE1 > TF1 > RI/TI

中斷處理過程

1.中斷響應條件及過程

滿足響應條件：
1) 中斷源有請求
2) IE=1
3) EA=1

過程：
S5P2期間，CPU對中斷源取樣，設定相應中斷標誌位。
S6期間，CPU按優先順序順序查詢各中斷標誌，如果某個標誌為1，則在S1期間按優先順序順序處理。
CPU響應中斷，相應的優先順序狀態觸發器置1，由硬體LCALL（首先將斷點地址壓入堆疊保護，再將中斷服務程式入口送入PC),通常在入口再來一個LJMP

中斷源	入口	中斷號
INT0	0003H	0
T0	000BH	1
INT1	0013H	2
T1	001BH	3
序列口中斷	0023H	4

下列情況不會產生請求：

1. EA=0或對應中斷允許控制位=0
2. CPU正在執行一個同級或高一級中斷服務程式
3. 當前正在執行的機器週期不是指令週期的最後一個機器週期
4. 正在執行的指令是RETI或訪問IE或IP指令時，CPU至少要再執行一條指令才可以響應中斷請求

中斷服務
指令RETI表示中斷服務結束，既清除中斷響應時置位的優先順序有效觸發器，又將棧頂彈出的地址送回PC，返回主程式。

中斷服務由4部分組成：
保護現場、中斷服務、恢復現場、中斷返回

一般需要保護的是累加器A和狀態字暫存器PSW，其他視情況而定。在中斷程式中若不希望中斷巢狀可以EA=0。

中斷請求撤除

中斷源向CPU發出請求後，中斷請求被鎖存在TCON和SCON中.中斷服務程式結束後應該將這些請求標誌清除否則CPU會進入dead loop

1. T0 T1的中斷請求清除
   Cleared automatically by hardware

2. 外部中斷請求撤除
   邊沿觸發（IT0 =1)，同上
   電平觸發（IT0 = 0)，同上，但是外部中斷源不能及時撤回它在INT0或1上的低電平，在下一個週期仍會使IE為1。所以當CPU請求響應後，必須使外部中斷請求輸入端INT0或INT1置為1.由硬體和軟體共同完成。