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  • CPU响应中断条件

    千次阅读 2016-08-22 11:10:55
    CPU响应中断条件  1.中断源如何向CPU表达中断请求  一般是设置中断请求触发器,在需要CPU服务时,将中断请求触发器置位,其1端或0端输出的跳变作为中断请求信号。显然中断源可以随时提出中断请求。   2.中断...

    CPU响应中断的条件

      1.中断源如何向CPU表达中断请求

      一般是设置中断请求触发器,在需要CPU服务时,将中断请求触发器置位,其1端或0端输出的跳变作为中断请求信号。显然中断源可以随时提出中断请求。    

      2.中断请求何种情况下才可能得到CPU响应

      一个中断请求在同时具备下列两个条件时,才有可能得到CPU响应:

      ①该中断源未被屏蔽;

      ②该中断请求在当前所有中断请求中级别最高。

      3.CPU何时响应中断

      CPU在同时满足下列两个条件时,响应中断:

      ①IF=1(对非屏蔽中断,没有此项要求);

      ②现行指令执行完。

      CPU在每一个指令周期的最后一个总线周期的最后一个时钟周期的开始采样中断请求输入线,若有中断请求,则下一步不进入取指令周期,而进入中断响应周期,如图所示。对于8086系列CPU,中断响应周期为两个。

                               

        之所以把一条指令执行完作为响应中断的条件,是因为中断响应周期以及中断服务程序要占用CPU资源。如果在执行一条指令的中间响应中断,则指令的当前状态既不能保存也无法加以恢复。与此相对比,DMA操作是在DMA控制器的作用下进行的,不占用CPU资源,所以在一条指令执行中间、当前总线周期结束即可进入DMA周期。

     

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  • 中断响应时间/中断步骤/中断源

    千次阅读 2017-06-29 10:10:32
    中断的响应时间就是中断的响应过程的时间,中断的响应过程是当有事件产生,进入中断之前必须先记住当前正在做的事情,然后去处理发生的事情,处理这个过程的时间,叫做中断响应时间。  计算机中也是采用的这种方法...
        中断的响应时间就是中断的响应过程的时间,中断的响应过程是当有事件产生,进入中断之前必须先记住当前正在做的事情,然后去处理发生的事情,处理这个过程的时间,叫做中断响应时间。
      计算机中也是采用的这种方法,五个中断源,每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个中断的序,当然在去之前首先要保存下面将执行的指令的地址,以便处理完中断后回到原来的地方继续往下执行程序。

      基本定义就是:从发出中断请求到进入中断处理所用的时间

    具体地说,中断响应可以分为以下几个步骤:

      1、保护断点,即保存下一将要执行的指令的地址,就是把这个地址送入堆栈。

      2、寻找中断入口,根据5个不同的中断源所产生的中断,查找5个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的,与编程者无关。在这5个入口地址处存放有中断处理程序(这是程序编写时放在那儿的,如果没把中断程序放在那儿,就错了,中断程序就不能被执行到)。

      3、执行中断处理程序。

      4、中断返回:执行完中断指令后,就从中断处返回到主程序,继续执行。RETI指令

      中断的实时性是实时系统的一个重要方面。中断响应时间是影响中断实时性的主要因素。

    8051单片机有5个中断源:●INTO-外部中断0请求,低电平有效,通过P3.2引脚输入。●INTl-外部中断1请求,低电平有效,通过P3.3引脚输入。●TO-定时器/计数器0溢出中断请求。●T1-定时器/计数器1溢出中断请求。●TX/RX-串口中断请求。中断优先级是指通过软件设定中断优先级的控制位使某种中断被系统优先处理。8051单片机有两个中断优先级,可通过软件设定IP来规定某个中断位高级中断,相反为低级中断。

    8051的时钟周期即CPU的晶振的振荡频率的振荡周期(频率的倒数)
    当振荡频率为10MHZ时,振荡周期=1/10MHZ=0.1us
    机器周期是完成一个基本操作的时间单元,一个机器周期=12个时钟周期
    当振荡频率为10MHZ时,机器周期=12x0.1=1.2us
    8051的指令周期,指取出并执行一条指令的时间。一般为1-4个机器周期

     

    //

    8051的CPU在每个机器周期期间,顺序采样每个中断源,CPU在下一个机器周期按优先级顺序查询中断标志,如查询到某个中断标志为1,将在下一个机器周期期间按优先级来进行中断处理。在下列任一种情况存在时,中断申请将被封锁。

    1、CPU正在执一个同级或高级的中断服务程序

    2、当前机器周期不是当前指令周期的最后一个机器周期,即要保证把当前指令执行完。

    CPU响应中断, 由硬件自动将相应的中断矢量地址装入程序计数器PC,转入该中断服务程序进行处理。对于有些中断源,CPU在响应中断后会自动清除中断标志,如定时器溢出标志TF0,TF1,以及部中断标志IE0,IE1。

        而有些中断标志,不会自动清除,只能由用户用户软件清除,如串行口接收发送中断标志RI,T1。CPU执行中断服务程序之前,自动将程序计数器PC内容压入堆栈保护,然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC,使程序转向该中断矢量地址单元中,以执行中断服务程序,中断服务程序从矢量地址开始执行,一直到返回指令“RETI”为止。“RETI”指令的操作,一方面告诉中断系统中断服务程序以执行完毕,另一方面把原来压入堆栈保护的断电地址从栈顶弹出,装入程序计数器PC,使程序返回被中断的程序断点处,以便继续执行。

     

    外部中断响应时间

        外部中断INT0和INT1的 电平在每个机器周期,经反向后锁存到IE0和IE1的标志位,CPU在下一个机器周期才会查询到新置入的IE0和IE1,这时如果满足响应条件,CPU响应中断时,要用二个机器周期执行一条硬件长调用指令“LCALL”。所以,从产生外部中断到开始执行中断程序至少需要三个完整的机器周期。如果在中断申请时,CPU正在长指令,如乘法和除法指令等四周期指令,则额外等待时间增加三个周期;若正在执行“RETI”指令或访问IE,IP的指令,则额外等待时间又增加两个周期。综上估计,在单一中断系统里,外部中断响应时间约在3-8个机器周期之间。

     

           指令MOV R0,#11H的意义是:将数据11H送入工作寄存器R0中,物理意义为设定在中断服务程序中发送的一个数据的地址,即打印机缓冲区的第二字节 。因为必须在主程序上发送第一个字节之后,打印机才能发出第一次中断请求,如果单片机将所有数据都放在中断服务程序中发送,则会引起单片机和打印机相互等待,即打印机等待单片机将数据送上数据总线,并通过T0引脚发送一个负脉冲选通信号到打印机的STB引脚,打印机要在检测到该引脚上的负脉冲前沿后,才开始打印 。另一方面,单片机却在等待打印机打印完一个数据后,提出中断申请,才能在中断服务程序中发送第一个数据。

       指令MOV P2,10H的意义是:将内部数据存储器10H单元送上并行接口P2,其物理意义是发送第一打印数据。

        指令CLR P3.4的意义为:对端口P3.4,即T0引脚清0,其物理意义向打印机发送选通信号的前沿,打印机检测到选通信号的前沿后,置引脚BUSY的状态为高电平,然后开始打印。

        指令SETB P3.4的意义为:对端口P3.4置1,其其物理意义向打印机发送选通信号的后沿。

        指令LJMP §的意义是:跳转到本条指令,即主程序到此就进入死循环。请大家注意只要用户不关机的话,CPU就会不停的运行下去,不会因为用户程序到此结束,如果没有这条死循环指令的话,CPU就会从程序存储器的下一个单元取出一个数,把它当下一个指令的操作码处理,这样,程序就会出错,甚至死机 。所以,如果一个系统中本身没有死循环的话,一定要在主程序的最后认为加上一条死循环指令。

         SUBO是一个标号,表示外中断0的真正起始地址。

         指令MOV P2,@R0的意义是,把R0的内容作为内部数据存储器的地址,再把该地址的数据去出来送到端口P2,起物理意义是发送第二个打印数据。

         指令CLR P3.4的意义是,对端口P3.4清0,物理意义是发送STB选通信号的前沿,打印机检测到该信号,置引脚BUSY为高电平,然后开始打印。

         指令SETB P3.4的意义是 ,对端口P3.4置1,物理意义是发送STB选通信号的后沿。

         指令INC R0的意义是:对R0的内容加1,物理意义是改变打印缓冲区中下一个待打数据的指针,这条指令运行后,R0中的内容为12H,即下一个待打印数据在12H单元中。

         指令CJNE RO,#13H LAB1的意义是:判断R0的内容是否为13H,如是则继续往下运行,否则跳转到标号为LAB1的地方,物理意义为如果待打印数据的指针向13H,即表示所有的数据都打印完毕,则运行关中断指令,否则表示数据末打印完,则跳过关中断指令。

    LAB1是一个标号。

         指令RETI的意义是:中断返回,物理意义是清除外中断0的中断请求标志,并返回主程刚才被中断的地方,这是本程序经编译后的机器码指令,用仿真器把它固化到程序存储器后,就可以运行了。

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    播妞微信号:heiniu526

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    hello,大家好!播妞又来给大家分享干货了!今天就CPU中断响应过程的九个步骤进行简单讲述,希望大家都能通过本文大致了解中断响应过程。

    CPU响应中断:就是CPU要去执行相应的中断服务程序,其响应过程是CPU将现在执行程序的指令地址压入堆栈,跳转到中断服务程序入口地址,中断服务程序的入口地址就是中断向量,这个中断向量用2个16位寄存器存放。

    入口地址是22位的,地址的低16位保存在该向量的低16位,地址的高16位则保存在它的高6位,更高的10位保留。

    步骤一:任何一个PIE中断组的外设或外部中断产生中断。如果外设模块内的中断被使能,中断请求将被送到PIE模块。

    步骤二:PIE模块将识别出别的PIE中断组x内的y中断(INTx.y)申请,然后相应的PIE中断标志位被锁存:PIEIFRx.y=1。

    步骤三:PIE的中断如要送到CPU需满足下面两个条件:

    1.相应的使能位必须被设置(PIEIERx.y=1)。

    2.相应的PIEACKx位必须被清除。

    步骤四:如果满足步骤三中的两个条件,中断请求将被送到CPU并且相应的响应寄存器位被置1(PIEACKx=1)。PIEACKx位将保持不变,除非为了使本组中的其他中断向CPU发出申请而清除该位。

    步骤五:CPU中断标志位被置位(CPUIFRx=1),表明产生一个CPU级的挂起中断。

    步骤六:如果CPU中断被使能(CPUIERx=1,或DBGIERx=1),并且全局中断使能(INTM=0),CPU将处理中断INTx。

    步骤七:CPU识别到中断并且自动保存相关的中断信息,清除使能寄存器(IER)位,设置INTM,清除EALLOW。CPU完成这些任务准备执行中断服务程序。

    步骤八:CPU从PIE中获取响应的中断向量。

    步骤九:对于复用中断,PIE模块用PIEIERx和PIEIFRx寄存器中的值确定响应中断的向量地址。有以下两种情况:

    1.在步骤四中若有更高优先级的中断产生,并使能了PIEIERx寄存器,且PIEIFRx的相应位处于挂起状态,则首先响应优先级更高的中断。

    2.如果在本组内没有挂起的中断被使能,PIE将响应组内优先级最高的中断,调转地址使用INTx.1。这种操作相当于处理器的TRAP或INT指令。

    CPU进入中断服务程序后,将清除PIEIFRx.y位。需要说明的是,PIEIERx寄存器用来确定中断向量,在清除PIEIERx寄存器时必须注意。

    以上就是CPU中断响应过程,讲解的每一个步骤都是干货,大家都弄清楚了吗?

    觉得有用的小伙伴可以分享出去,给更多需要的人看到哦~ 

    END

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  • 51单片机中断基本概念

    千次阅读 多人点赞 2020-07-31 10:11:47
    在了解基本概念之前,先看三个问题: 1.你想使用的中断是哪个? 2.你所希望的触发条件是什么? 3.你希望在中断之后做什么? 可以边看边思考,文章最后给出答案 中断概念 为什么引入中断中断是为使单片机具有...
    问题引入

    在了解基本概念之前,先看三个问题:
    1.你想使用的中断是哪个?
    2.你所希望的触发条件是什么?
    3.你希望在中断之后做什么?
    可以边看边思考,文章最后给出答案

    中断概念
    • 为什么引入中断?

    • 中断是为使单片机具有对外部或内部随机发生的事件实时处理而设置的,中断功能的存在,很大程度上提高了单片机处理外部或内部事件的能力。
      中断系统特点:
      ①分时操作。CPU 可以分时为多个 I/O 设备服务,提高了计算机的利用率;
      ②实时响应。CPU 能够及时处理应用系统的随机事件,系统的实时性大大增强;
      ③可靠性高。CPU 具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力,从而使系统可靠性提高

    • 中断过程
      对于单片机来讲,中断是指CPU在处理某一时间A时,发生了另一事件B请求CPU立刻去处理(中断发生或中断请求);CPU暂时停止当前的工作(中断响应),转而去处理事件B(中断服务),待CPU处理事件B完成后,再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A(中断返回)。这一过程称为中断,注意是整个过程,而不是单一的停止一件事的意思。

    • 举例:你打开火,烧上一壶水。然后去洗衣服,在洗衣服的过程中,突然听到水壶发出水开的报警声,这时,你停止洗衣服动作,立即去关掉火,然后将开水灌入暖水瓶中,灌完开水后,你又回去继续洗衣服。这个过程中实际上就发生了一次中断。
      对照图:
      在这里插入图片描述

    • 程序流程图
      在这里插入图片描述

    单片机在执行程序时,中断也随时有可能发生,但无论何时发生,只要一旦发生,单片机将立即暂停当前程序,赶去处理中断程序,处理完中断程序后再返回刚才暂停处接着执行原来的程序。

    • 中断系统:实现中断过程
    • 中断源:请示CPU中断的请求源。微型机的中断系统一般允许多个中断源,当几个中断源同时向 CPU 请求中断,要求为它服务的时候,这就存在CPU 优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队,优先处理最紧急事件的中断请求源,即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU 总是先响应优先级别最高的中断请求。
    • 中断嵌套:当单片机正在执行中断请求时,又出现了一个比正在执行的优先级更高的中断请求,则先停止正在执行的中断请求,执行优先级高的中断请求,等执行完后再执行原来优先级较低的中断请求。
      拥有中断嵌套的中断系统称为多级中断系统,没有嵌套功能的为单级中断系统。
    中断结构
    • 大多数单片机共提供8个中断请求源,但是一定有最基本的5个中断。
    • 中断:
      外部中断0(INTO)、外部中断 1(INT1)、外部中断 2(INT2)、外部中断 3(INT3)、定时器 0中断、定时器 1 中断、定时器 2 中断、串口(UART)中断。
    • 基本中断:
      INT0、INT1、定时器 0,定时器1,串口中断。
    • 中断请求标志位TCON
      在这里插入图片描述

    IT0(TCON.0),外部中断 0 触发方式控制位。
    当 IT0=0 时,为电平触发方式。
    当 IT0=1 时,为边沿触发方式(下降沿有效)。
    IE0(TCON.1),外部中断 0 中断请求标志位。
    IT1(TCON.2),外部中断 1 触发方式控制位。
    IE1(TCON.3),外部中断 1 中断请求标志位。
    TF0(TCON.5),定时/计数器 T0 溢出中断请求标志位。
    TF1(TCON.7),定时/计数器 T1 溢出中断请求标志位。
    注:外部中断0和1(IT0和IT1)为0或1时是两种触发方式,低电平触发和边沿触发,是控制位不是标志位。

    • 中断允许控制
      CPU 对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE 控制的。
      各中断的中断允许位:
      在这里插入图片描述
      EX0(IE.0),外部中断 0 允许位;
      ET0(IE.1),定时/计数器 T0 中断允许位;
      EX1(IE.2),外部中断 1允许位;
      ET1(IE.3),定时/计数器 T1 中断允许位;
      ES(IE.4),串行口中断允许位;
      EA (IE.7), CPU 中断允许(总允许)位。
      注意:总中断允许位就是是总开关一样,只有总允许位有效的前提下,其它中断置允许位才能使中断有效。
    • 中断优先级
      同一优先级中的中断申请不止一个时,则有中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队,由中断系统硬件确定的自然优先级形成,其排列如所示:
      在这里插入图片描述

    中断优先级三条原则:

    1. 首先响应高优先级的中断请求。
      2.高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断。
      3.低优先级的中断请求不可以打断高优
      先级及同优先级的中断。
    • 中断号
      中断号在编程时非常重要,当中断来临时,只有中断号正确才能进入中断。
      在这里插入图片描述

    • 中断响应条件
      ①中断源有中断请求;
      ②此中断源的中断允许位为 1;
      ③CPU 开中断(总允许位)(即 EA=1)。
      以上三条同时满足时,CPU 才有可能响应中断
      如图,为中断内部结构框图:
      在这里插入图片描述
      TCON为中断请求标志,其中外部中断0和外部中断1可选择控制方式低电平有效还是下降沿有效。
      ,IE为中断允许位,可以看到,只有EA等于1时,其他中断允许才可能有效。
      从图中可以看出,一个中断过程:中断位(确定哪一个中断)->中断标志位->中断允许位->中断总允许位->中断执行功能。

    • 问题引入及解答(中断应用举例)
      回到上面的三个问题
      1.你想使用的中断是哪个?
      每一个中断都对应一个中断号,要想使用某一中断就选择对应的中断号。
      2.你所希望的触发条件是什么?
      外部中断的触发调件触发条件可分为低电平触发和下降沿触发,要明确触发条件。
      3.你希望在中断之后做什么?
      即中断服务函数,函数里要做什么,执行什么样的功能。
      以外部中断0为例:

    EA=1;//打开总中断开关
    EX0=1;//开外部中断 0
    IT0=0/1;//设置外部中断的触发方式
    
    /*中断服务函数*/
    void int0() interrupt 0 using 1//intterrupt表示中断,0表示中断号,using1可省略
    {
    //编写用户所需的功能代码
    }
    
    
    展开全文
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