中斷要求的主要應用

(1)

林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 10.1

中斷要求的主要應用

中斷要求的主要應用有：

• 協調I/O動作與處理一些資料速率較緩慢的I/O資料轉移資料

• 偵測軟體程式執行時，可能產生的意外情況

• 偵測硬體電路的意外狀況

• 提供使用者存取系統資源的管道

• 提供危機性事件的處理

• 提醒CPU定時的處理某些例行性程式

微算機基本原理與應用

第10章中斷要求、系統重置、與電源管理

中斷要求類型

中斷要求發生的來源有三種：

• 內部中斷(internal interrupt)或稱為TRAP：由CPU內部的硬體電路產生的中斷要求；

• 軟體中斷(software interrupt)：由CPU執行一個軟體中斷指令產生的中斷要求；

• 外部中斷(external interrupt)：由CPU外部經由中斷要求輸入線產生的中斷要求。

• 可抑制式中斷要求

• 不可抑制式中斷要求

(2)

中斷要求類型

中斷要求依其決定中斷服務程式的起始位址的方式可以分成：

• 導向性中斷要求

• 非導向性中斷要求

導向性中斷要求動作

CPU IE

指令結束中斷來源裝置

1. 產生中斷 (INT) 3. 讀取中斷類型

資料匯流排

2. 中斷認知

( ) _INTA

(3)

多個I/O裝置利用單一中斷要求輸入線

INT

CPU

CSR

IE RDY 界面電路 1

0 1

CSR

0 1

CSR

1 1

0 0 1

註註註

註；；；CSR表控制與；狀態暫存器(control and status register)

1

中斷優先權

解決多重中斷要求的方法中，最常用的有下列三種：

• 輪呼(polling)

• 鍵結優先權結構(daisy chain)

• 中斷優先權仲裁器(interrupt priority management hardware)

(4)

輪呼--- 程式10.2-1程式的輪呼程序表

輪呼程序表 CSR位址 ISR位址

}

CSR位址 ISR位址

}

CSR位址 ISR位址

}

0FFH POOLTAB

I/O裝置 1

I/O裝置 2

I/O裝置 3

END旗號

• • •

鍵結優先權結構

INT CPU

INTA IEI

IEO IEI

IEO

裝置 1 界面

裝置 2 界面

裝置 N 界面

INT INT INT

開路集極閘 +5V

IEI:中斷致能輸入 IEO:中斷致能輸出

最高優先權次高優先權最低優先權

裝置1認

知信號裝置1中

斷要求裝置2認

知信號

裝置2中斷要求

裝置N認知信號

裝置N中斷要求 INTA

(5)

簡單的INT擴充方法

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

INT INTA

2Y4 2Y3 2Y2 2Y1 1Y4 1Y3 1Y2 1Y1

2A4 2A3 2A2 2A1 1A4 1A3 1A2 1A1

7 6 5 4 3 2 1 0 1G ^2G

A2 A1 A0

EO

IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 EI

GS 74LS148 74LS244

+5V

CPU IR0優先權最高

IR7優先權最低

中斷優先仲裁器

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7

M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7





 由CPU設定 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7

0

1

6

7 A0 A1 A2

優先權編碼器門閂

INT

INTA

OE

STROBE EO

罩網暫存器中斷要求門閂

(接往CPU)

M

(6)

MCS-51中斷要求結構

TF0

IE0

INT1 IE1

TF1 RI TI

TF2

EXF2 中斷致能

全體致能

IE暫存器 IP暫存器高優先

權中斷

低優先權中斷

中斷輪呼次序 INT0

0

0 1

1 IT0

IT1

中斷來源控制

TCON 位址： 88H 重置值： 00H 位元可存取

TCON.7 TCON.6 TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2 TCON.1 TCON.0

8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

定時器控制暫存器(TCON)內容

(7)

中斷要求致能暫存器(IE)

IE 位址： A8H 重置值： 00H 位元可存取

IE.7 IE.6 IE.5 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0

AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H

EA - ET2* ES ET1 EX1 ET0 EX0

中斷優先權暫存器(IP)

IP 位址： B8H 重置值： 00H 位元可存取

IP.7 IP.6 IP.5 IP.4 IP.3 IP.2 IP.1 IP.0

BFH BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H

- - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0

(8)

中斷處理程序

1. 已經有一個較高或是相同優先權層次的中斷服務程式正在執行；

2. 目前的輪呼動作不是在一個執行中的指令的最後一個週期；

3. 目前正在執行中的指令為RETI指令或是任何寫入暫存器IE或是IP 的指令。

MCS-51在認知一個中斷要求後，若無下列任何一個狀況發生時，

CPU即執行一個硬體的LCALL副程式呼叫動作，跳到中斷服務程式中執行，並且抑制相同優先權層次的其它中斷要求產生中斷要求，

此一動作也稱為中斷要求處理程序，簡稱中斷程序：

MCS-51/52系列中斷向量表

中斷來源中斷要求旗號 CPU 自動清除中斷向量

INT0 IE0 是；位準不是 0003H

定時器 0 TF0 是 000BH

串列通信埠 RI, TI 否 0023H

定時器 2 TF2, EXF2 否 002BH

(9)

MCS-51中斷要求反應時間

S5P2 S6

C1 C2 C3 C4 C5

閂入中斷要求中斷要

求啟動

輪呼中斷要求 LCALL到指定的中斷向量中斷要求服務程式

1 24 43

1 2 4 4 3

1 24 43

(a) 最短的中斷要求遲滯時間

(b) 最長的中斷要求遲滯時間 S5P2 S6

C0 C1 C2 C3 C4

中斷要求啟動

，但是剛好超過S5P2 的取樣點

輪呼中

斷要求 LCALL到指

定的中斷向量中斷要求服務程式

1 24 43

RETI指令

取樣中斷要求

C5 C6 C7 C8 C9

MUL/DIV指令

*8xC51Fx系列中斷向量表

PCA CF, CCFn(n = 0 ~ 4) 否 0033H

(10)

*8xC51Fx系列中斷要求致能暫存器(IE)

EA EC ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0

*8xC51Fx系列中斷優先權暫存器(IP與IPH)

- PPC PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0

IPH 位址： B7H 重置值： 00H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

- PPCH PT2H PSH PT1H PX1H PT0H PX0H

(11)

*8xC51GB系列中斷向量表

PCA CF, CCFn(n = 0 ~ 4) 否 0033H

A/D AIF 否 003BH

PCA1 CF1,C1CCFn(n = 0 ~ 4) 否 0043H

SEP SEPIF 否 004BH

INT2 IE2 是 0053H

INT3 IE3 是 005BH

INT4 IE4 是 0063H

INT5 IE5 是 006BH

INT6 IE6 是 0073H

*8xC51GB系列中斷要求致能暫存器(IE與IEH)

EA EC ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0

IEH 位址： A7H 重置值： 00H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

EAD EX6 EX5 EX4 EX3 EX2 EC1 ESEP

(12)

*8xC51GB系列中斷優先權暫存器(IP與IPH；IPA 與IPHA)

- PPC PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0

IPH 位址： B7H 重置值： 00H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

- PPCH PT2H PSH PT1H PX1H PT0H PX0H

IPA 位址： B6H 重置值： 00H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

PAD PX6 PX5 PX4 PX3 PX2 PC1 PSEP

IPHA 位址： B5H 重置值： 00H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

PADH PX6H PX5H PX4H PX3H PX2H PC1H PSEPH

中斷服務程式

設計一個中斷服務程式時，通常必須遵守下列三個步驟：

1. 撰寫中斷服務程式；

2. 設定適當的中斷要求致能位元；

3. 在中斷向量表中的適當位置內填入中斷服務程式，或是在該位

置中填入LJMP指令，使其跳到中斷服務程式中執行。

(13)

中斷服務程式

1 ;ex1041.a51

2 ;interrupt service routine example ---- 3 CSEG AT 0000H 0000 4 ORG 0000H 0000 020016 5 LJMP MAIN 0003 15F0 6 INT0ISR: DEC B 0005 32 7 RETI 0013 8 ORG 0013H 0013 05F0 9 INT1ISR: INC B 0015 32 10 RETI

0016 75A885 11 MAIN: MOV IE,#85H;enable int0 and int1 0019 75F000 12 MOV B,#00H ;clear counter

001C C288 13 CLR IT0 ;int0 level sensitive 001E C28A 14 CLR IT1 ;int1 level sensitive 0020 80FE 15 WAITHERE: SJMP $ ;do nothing

16 END

巢路中斷要求

RETI ISR

RETI

INT1 INT1

ISR

INT0

(14)

MCS-51微控制器系統重置

在MCS-51系統重置後，SFR內容如下：

1. PC、ACC、暫存器B、DPTR、與 PSW均清除為0。因此，在 RST後，CPU由0000H的位址開始執行指令。

2. SP設定為07H。

3. I/O埠設定為0FFH。

4. IP(MCS-51)設定為xxx00000B；IP(MCS-52)設定為xx000000B。

5. IE(MCS-51)設定為0xx00000B；IE(MCS-52)設定為0x000000B。

6. 定時器暫存器與SCON均清除為0；SBUF則為未定值(xxH)。

7. PCON設定為0xxx0000B。

功率控制

PCON 位址： 87H 重置值： 00xx0000H 非位元可存取

7 6 5 4 3 2 1 0

SMOD - - - GF1 GF0 PDE IDLE

MCS-51 PCON暫存器

(15)

MCS-51功率控制模式邏輯電路圖

OSC 時脈

產生器

PD IDL

CPU

中斷、串列埠、

定時器電路

MCS-51在閒置與電源關閉模式時外部接腳的狀態

最後的指令由內部程式記憶器執行最後的指令由外部程式記憶器執行

輸出閒置電源關閉閒置電源關閉

ALE 高電位低電位高電位低電位

PSEN 高電位低電位高電位低電位

埠 0 資料資料浮接浮接

埠 1 資料資料資料資料

埠 2 資料資料位址資料

埠 3 資料/其它輸出資料/最後輸出資料/其它輸出資料/最後輸出

中斷要求的主要應用