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    在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它与主程序调用子程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用子程序过程相对比较容易掌握,通过把两过程结合起来,采用比较教学方法,能收到了很好的教学效果。

    1、两过程定义与作用

    子程序是微机基本程序结构中的1种,基本程序结构包括顺序(简单)、分支(判断)、循环、子程序和查表等5种。

    子程序是一组可以公用的指令序列,只要给出子程序的入口地址就能从主程序转入子程序。子程序在功能上具有相对的独立性,在执行主程序的过程中往往被多次调用,甚至被不同的程序所调用。一般微机首先执行主程序,碰到调用指令就转去执行子程序,子程序执行完后,返回指令就返回主程序断点(即调用指令的下一条指令),继续执行没有处理完的主程序,这一过程叫做(主程序)调用子程序过程。
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    子程序结构可简化程序,防止重复书写错误,并可节省内存空间。计算机中经常把常用的各种通用的程序段编成子程序,提供给用户使用。用户在自己编写的程序中,只要会调用这些子程序,就可大大简化用户编程的困难。

    中断是计算机中央处理单元CPU与外设I/O交换数据的一种方式,除此方式外,还有无条件、条件(查询)、存贮器直接存取DMA和I/O通道等四种方式。由于无条件不可靠,条件效率低,DMA和I/O通道两方式硬件复杂,而中断方式CPU效率高,因此一般大多采用中断方式。
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    中断概念是当计算机正在执行某一(主)程序时,收到一中断请求,如果中断响应条件成立,计算机就把正在执行的程序暂停一下,去响应处理这一请求,执行中断服务程序,处理完服务程序后,中断返回指令使计算机返回原来还没有执行完的程序断点处继续执行,这一过程称为中断过程。有了中断,计算机才能具有并行处理,实时处理和故障处理等重要功能。

    2、两过程的联系与区别

    2.1联系

    中断与调用子程序两过程属于完全不同的概念,但它们也有不少相似之处。两者都需要保护断点(即下一条指令地址)、跳至子程序或中断服务程序、保护现场、子程序或中断处理、恢复现场、恢复断点(即返回主程序)。两者都可实现嵌套,即正在执行的子程序再调另一子程序或正在处理的中断程序又被另一新中断请求所中断,嵌套可为多级。
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    正是由于这些表面上的相似处,很容易使学生把两者混淆起来,特别是把中断也看为子程序,这就大错特错了。

    2.2区别

    中断过程与调用子程序过程相似点是表面的,从本质上讲两者是完全不一样的。
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    两者的根本区别主要表现在服务时间与服务对象不一样上。首先,调用子程序过程发生的时间是已知和固定的,即在主程序中的调用指令(CALL)执行时发生主程序调用子程序,调用指令所在位置是已知和固定的。而中断过程发生的时间一般的随机的,CPU在执行某一主程序时收到中断源提出的中断申请时,就发生中断过程,而中断申请一般由硬件电路产生,申请提出时间是随机的(软中断发生时间是固定的),也可以说,调用子程序是程序设计者事先安排的,而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决定的;其次,子程序完全为主程序服务的,两者属于主从关系,主程序需要子程序时就去调用子程序,并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序两者一般是无关的,不存在谁为谁服务的问题,两者是平行关系;第三,主程序调用子程序过程完全属于软件处理过程,不需要专门的硬件电路,而中断处理系统是一个软、硬件结合系统,需要专门的硬件电路才能完成中断处理的过程;第四,子程序嵌套可实现若干级,嵌套的最多级数由计算机内存开辟的堆栈大小限制,而中断嵌套级数主要由中断优先级数来决定,一般优先级数不会很大。

    中断是嵌入式系统中重要的组成部分,但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持,提供新的关键字用于标示中断服务程序 (ISR),类似于__interrupt、#program interrupt等。当一个函数被定义为ISR的时候,编译器会自动为该函数增加中断服务程序所需要的中断现场入栈和出栈代码。

    中断服务程序需要满足如下要求:

    (1)不能返回值;

    (2)不能向ISR传递参数;

    (3) ISR应该尽可能的短小精悍;

    (4) printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

    参阅网上资料和个人的一些理解

    a.为什么不能有返回值?

    中断服务函数的调用是硬件级别的,当中断产生,pc指针强制跳转到对应的中断服务函数入口,进入中断具有随机性,并不是某段代码对其进行调用,那么如果有返回值它的返回值返回给谁?显然这个返回值毫无意义,如果有返回值,它必定需要进行压栈操作,这样一来何时出栈怎么出栈将变得无法解决。

    b.不能向ISR传递参数?

    同理,也是由于这样会破坏栈的原因,因为函数传递参数必定会要求压栈出栈操作,由于进入中断服务函数的随机行,谁给它传递参数都成问题

    c.ISR应尽可能的短小精悍?

    如果某个中断频繁产生,而它对应的ISR相当的耗时,那么对中断的响应就会无限的延迟,会丢掉很多的中断请求

    d.printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

    这就涉及到一个中断嵌套问题,由于printf之类的glibc函数采用的是缓冲机制,这个缓冲区是共享的,相当于一个全局变量,第一层中断来时,它向缓冲里面写入一些部分内容,恰好这时来了个优先级更高的中断,它同样调用了printf,也向缓冲里面写入一些内容,这样缓冲区的内容就错乱了。
    http://www.cnblogs.com/thammer/p/5017329.html
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    版权声明:本文为CSDN博主「那个苏轼回不来了丶」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
    原文链接:https://blog.csdn.net/qq_45763093/article/details/103668869

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  • 嵌入式中断解读以及中断服务函数

    千次阅读 多人点赞 2018-11-26 15:27:16
    从本质上来讲,中断是一种电信号,当设备有某种事件发生时,它就会产生中断,通过总线把电信号发送给中断控制器。如果中断的线是激活的,中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己...

    不要年纪轻轻,就觉得自己进入了人生低谷,其实,后来你会发现你还有很大的下降空间。

    从本质上来讲,中断是一种电信号,当设备有某种事件发生时,它就会产生中断,通过总线把电信号发送给中断控制器。如果中断的线是激活的,中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事,跳到中断处理程序的入口点,进行中断处理。

    一、硬中断和软中断

    (1) 硬中断

    由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候,就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

    (2) 软中断

    为了满足实时系统的要求,中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点,当中断发生的时候,硬中断处理那些短时间就可以完成的工作,而将那些处理事件比较长的工作,放到中断之后来完成,也就是软中断(softirq)来完成。

    (5)硬中断和软中断的区别

    软中断是执行中断指令产生的,而硬中断是由外设引发的。

    硬中断的中断号是由中断控制器提供的,软中断的中断号由指令直接指出,无需使用中断控制器。

    硬中断是可屏蔽的,软中断不可屏蔽。

    硬中断处理程序要确保它能快速地完成任务,这样程序执行时才不会等待较长时间,称为上半部。

    软中断处理硬中断未完成的工作,是一种推后执行的机制,属于下半部。

    二、中断服务程序(ISR)

    中断是嵌入式系统中重要的组成部分,但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持,提供新的关键字用于标示中断服务程序 (ISR),类似于__interrupt、#program interrupt等。当一个函数被定义为ISR的时候,编译器会自动为该函数增加中断服务程序所需要的中断现场入栈和出栈代码。

    ISR程序编写的要求:
      (1)不能返回值;
      (2)不能向ISR传递参数;
      (3) ISR应该尽可能的短小精悍;
      (4) printf(char * lpFormatString,…)以及浮点运算等函数会带来函数重入和性能问题,不能在ISR中采用。

    a.为什么不能有返回值?

           中断服务函数的调用是硬件级别的,当中断产生,pc指针强制跳转到对应的中断服务函数入口,进入中断具有随机性,并不是某段代码对其进行调用,那么如果有返回值它的返回值返回给谁?显然这个返回值毫无意义,如果有返回值,它必定需要进行压栈操作,这样一来何时出栈怎么出栈将变得无法解决。

    b.不能向ISR传递参数?

             同理,也是由于这样会破坏栈的原因,因为函数传递参数必定会要求压栈出栈操作,由于进入中断服务函数的随机行,谁给它传递参数都成问题

    【ps】像STM32等,因为中断都是些硬件自动调用,没有程序去给他传递参数,也没有硬件去接收参数。 那其它函数怎么传参数给它呢?一般都是通过全局变量方式。不过为了避免中断函数重入,我们可以在进入中断服务函数之后将中断关闭,处理完后再开中断。

    c.ISR应尽可能的短小精悍?

              如果某个中断频繁产生,而它对应的ISR相当的耗时,那么对中断的响应就会无限的延迟,会丢掉很多的中断请求

    d.printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

           这就涉及到一个中断嵌套问题,由于printf之类的glibc函数采用的是缓冲机制,这个缓冲区是共享的,相当于一个全局变量,第一层中断来时,它向缓冲里面写入一些部分内容,恰好这时来了个优先级更高的中断,它同样调用了printf,也向缓冲里面写入一些内容,这样缓冲区的内容就错乱了。

    下面可能是嵌入式面试的一个题目:

    __interrupt double compute_area (double radius)
    {
        double area = PI * radius * radius;
        printf(" Area = %f", area);
        return area;
    }
    这个函数有太多的错误了,以至让人不知从何说起了:
    1). ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个,那么你不会被雇用的。
    2). ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点,你被雇用的机会等同第一项。
    3). 在许多的处理器/编译器中,浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额处的寄存器入栈,有些处理器/编译器就是不允许在ISR 中做浮点运算。此外,ISR 应该是短而有效率的,在ISR 中做浮点运算是不明智的。
    4). 与第三点一脉相承,printf() 经常有重入和性能上的问题。如果你丢掉了第三和第四点,我不会太为难你的。不用说,如果你能得到后两点,那么你的被雇用前景越来越光明了。【做嵌入式的必须记住】

     

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    描述

    什么是单片机嵌套中断

    所谓“中断”是处理事件的一个“过程”,这一过程一般是由计算机内部或外部某件紧急事件引起并向主机发出请求处理的信号,主机在允许的情况下响应请求,暂停正在执行的程序,保存好“断点”处的现场,转去执行中断处理程序,处理完中断服务程序后自动返回原断点处,继续执行原程序,这一处理过程称为“中断”。以AT89S52为例,中断系统含有8个中断源,共有6个中断矢量:定时/计数器0、1、2,INT0、INT1和UART。两级中断优先级,可实现两级中断嵌套。用户可以很方便的通过软件实现对中断的控制。既然系统含有8个中断源,就有可能出现数个中断源同时提出中断请求的情况,这样,设计人员必须事先根据它们的轻重缓急来为每个中断源确定CPU对其的响应顺序。然而,对于中断优先级寄存器IP来说,只可能设定两级优先,即控制位为1时对应的中断源为高级中断,反之,控制位为0时对应的为低级中断。

    LinkedIn下图为一声光报警电路,当按下S1时,蜂鸣器发音;当按下S2时,停止发音,但LED发光。

    1、利用中断工作方式编写完整的单片机汇编语言程序。

    2、 按键S1和S2触发的先后顺序对此声光报警电路有什么影响?为什么?

    34b23e8eee5c96d2ca9ace69f535afa2.png

    1、完整程序:

    ORG 0000H

    AJMP MAIN

    ORG 0003H

    AJMP EXINT0

    ORG 0013H

    AJMP EXINT1

    ORG 0030H;不能用0000H

    MAIN: SETB EA

    SETB EX0

    SETB EX1

    SETB IT0

    SETB IT1

    AJMP $

    EXINT0: CLR P1.2

    RETI

    EXINT1: SETB P1.2

    CLR P2.0

    RETI

    END

    2、若先按下S1则蜂鸣器发音;再按S2蜂鸣器停止发音,LED发光。

    若先按下S2LED发光,再按S1蜂鸣器发音的同时LED发光。

    能实现中断嵌套因为外部中断0、1在执行完后都会返回主程序。

    关于51系列单片机中断嵌套

    说最基本的,老的51单片机(80C51系列)有5个中断源,2个优先级,可以实现二级中断服务嵌套。现在很多扩展的51单片机已经有4个优先级(或更多)和更多的中断源了。

    在说到中断之前,我先来定义一下优先级,明白了什么是优先级,后面的阐述就容易明白了。实际上很多人都是混淆了优先级的含义,所以才觉得糊里糊涂。

    中断的优先级有两个:查询优先级和执行优先级。

    什么是查询优级呢?我们从datasheet或书上看到的默认(IP寄存器不做设置,上电复位后为00H)的优先级:

    外部中断0 》 定时/计数器0 》 外部中断1 》 定时/计数器1 》 串行中断

    或int0,timer0,int1,timer1,serial port

    或INT0、T0、INT1、T1、UART

    或PX0》PT0》PX1》PT1》PS》

    其实都是查询优级。首先查询优先级是不可以更改和设置的。这是一个中断优先权排队的问题。是指多个中断源同时产生中断信号时,中断仲裁器选择对哪个中断源优先处理的顺序。而这与是否发生中断服务程序的嵌套毫不相干。当CPU查询各个中断标志位的时候,会依照上述5个查询优先级顺序依次查询,当数个中断同时请求的时候,会优先查询到高优查询先级的中断标志位,但并不代表高查询优先级的中断可以打断已经并且正在执行的低查询优先级的中断服务。

    例如:当计数器0中断和外部中断1(按查询优先级,计数器0中断》外部中断1)同时到达时,会进入计时器0的中断服务函数;但是在外部中断1的中断服务函数正在服务的情况下,这时候任何中断都是打断不了它的,包括逻辑优先级比它高的外部中断0计数器0中断。

    而中断的执行优先级就是你对IP寄存器的设置了。在2个优先级的情况下,某位为1,则相应的中断源为高优先级;为0,则为低优先级。

    关于中断的优先级有三条原则:

    1、CPU同时接收到几个中断时,首先响应优先级最高的中断请求;

    2、正在进行的中断过程不能被新的同级或低行优优先级的中断请求所中断;

    3、正在进行的低行优优先级中断服务,能被高行优优先级中断请求中断;

    若:同一执行优先级中的中断申请不止一个时,则有一个中断优先权排队问题。同一执行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,优先权自高到低的顺序即:外部中断0》定时/计数0》外部中断1》定时/计数1》串行接口。

    例如:设置IP = 0x10,即设置串口中断为最高优先级,则串口中断可以打断任何其他的中断服务函数实现嵌套,且只有串口中断能打断其他中断的服务函数。若串口中断没有触发,则其他几个中断之间还是保持逻辑优先级,相互之间无法嵌套。

    关于中断嵌套。可以这样说,当一个中断正在执行的时候,如果事先设置了中断优先级寄存器IP,那么当一个更高优先级的中断到来的时候会发生中断嵌套,如果没有设置则不会发生任何嵌套;如果有同一个优先级的中断触发,它并不是在“不断的申请”,而是将它相应的中断标志位置即IE寄存器的某位置位,当CPU执行完当前中断之后,按照查询优先级重新去查询各个中断标志位,进入相应中断。

    要记住,没有设置IP时,单片机会按照查询优先级(或都说逻辑优先级)来排队进入服务。如果要想让某个中断优先响应,则要设置IP,更改执行优先级(或者说物理优先级)。要注意的是,当设置了IP后,当低执行优先级中断在运行时,如果有高执行优先级的中断产生,则会嵌套调用进入高执行优先级的中断。如果你是用C语言写的程序,并在中断服务时using 了寄存组,要注意,两个不同执行优先级的中断服务程序不要using 同一组寄存器。

    看两个问题,如下:

    1 在各个中断都是低优先级的时候,如果定时器0的溢出进入中断。在这个中断处理的过程中,外部中断0也被触发了,那么是不是要发生中断嵌套?

    2 如果定时器0发生中断的时候,进入中断处理程序,这个时候外部中断1条件触发条件满足了。因为定时器0自然优先级比外部中断1高,那么定时器0的中断处理程序继续执行。假设定时器中断处理程序执行的过程中,外部中断1的触发。条件消失了,那么等定时器0的中断处理完后,程序还是会进入外部中断1处理程序吗?

    答案1:在IP事先设置了外部中断0的优先级的情况下,CUP会中止定时器0的中断服务,进入外部中断0服务程序,执行完以后再回到定时器0中断服务程序。否则不会。

    答案2:肯定会进入中断的;外部中断1的触发条件满足后会置位外部1的中断标志,即使后来外部中断1的触发条件消失了,也不会清除已置位的中断标志,所以等定时器0的中断处理完后,程序判断外部中断的中断标志为1后依然会进入外部中断1处理程序的,只有在外部中断1处理程序中执行reti指令才会硬件清除外部中断1的中断标志(这也正是为什么中断返回使用reti指令而不可以用ret替换的原因)

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  • c语言中的中断函数注意事项单片机_C语言函数_中断函数(中断服务程序)在开始写中断函数之前,我们来一起回顾一下,单片机的中断系统。中断的意思(学习过微机原理与接口技术的同学,没学过单片机,也应该知道),我们在...

    c语言中的中断函数注意事项

    单片机_C语言函数_中断函数(中断服务程序)

    在开始写中断函数之前,我们来一起回顾一下,单片机的中断系统。

    中断的意思(学习过微机原理与接口技术的同学,没学过单片机,也应该知道),我们在这里就不讲了,首先来回忆下中断系统涉及到哪些问题。

    (1)中断源:中断请求信号的来源。(8051有3个内部中断源T0,T1,串行口,2个外部中断源INT0,INT1(这两个低电平有效,上面的那个横杠不知道怎么加上去))

    (2)中断响应与返回:CPU采集到中断请求信号,怎样转向特定的中断服务子程序,并在执行完之后返回被中断程序继续执行。期间涉及到CPU响应中断的条件,现场保护,现场恢复。

    (3)优先级控制:中断优先级的控制就形成了中断嵌套(8051允许有两级的中断嵌套,优先权顺序为INT0,T0,INT1,T1,串行口),同一个优先级的中断,还存在优先权的高低。优先级是可以编程的,而优先权是固定的。

    80C51的原则是①同优先级,先响应高优先权②低优先级能被高优先级中断③正在进行的中断不能被同一级的中断请求或低优先级的中断请求中断。

    80C51的中断系统涉及到的中断控制有中断请求,中断允许,中断优先级控制

    (1)3个内部中断源T0,T1,串行口,2个外部中断源INT0,INT1

    (2)中断控制寄存器:定时和外中断控制寄存器TCON(包括T0、T1,INT0、INT1),串行控制寄存器SCON,中断允许寄存器IE,中断优先级寄存器IP

    具体的是什么,包括哪些标志位,在这里不讲了,所有书上面都会讲。

    在这里我们讲下注意的事项

    (1)CPU响应中断后,TF0(T0中断标志位)和TF1由硬件自动清0。

    (2)CPU响应中断后,在边沿触发方式下,IE0(外部中断INT0请求标志位)和IE1由硬件自动清零;在电平触发方式下,不能自动清楚IE0和IE1。所以在中断返回前必须撤出INT0和INT1引脚的低电平,否则就会出现一次中断被CPU多次响应。

    (3)串口中断中,CPU响应中断后,TI(串行口发送中断请求标志位)和RI(接收中断请求标志位)必须由软件清零。

    (4)单片机复位后,TCON,SCON给位清零。

    C51语言允许用户自己写中断服务子程序(中断函数)

    首先来了解程序的格式:

    void 函数名() interrupt m [using n]

    {}

    关键字 interrupt m [using n] 表示这是一个中断函数

    m为中断源的编号,有五个中断源,取值为0,1,2,3,4,中断编号会告诉编译器中断程序的入口地址,执行该程序时,这个地址会传个程序计数器PC,于是CPU开始从这里一条一条的执行程序指令。

    n为单片机工作寄存器组(又称通用寄存器组)编号,共四组,取值为0,1,2,3

    中断号中断源

    0 外部中断0

    1 定时器0

    2 外部中断1

    3 定时器1中断

    4 串行口中断

    这5个中断源的中断入口地址为:(在上一篇文章中讲到的ROM前43个存储单元就是他们,这40个地址用来存放中断处理程序的地址单元,每一个类中断的存储单元只有8B,显然不

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    千次阅读 2019-09-29 23:11:21
    今天在练习51单片机的嵌套中断时,发现了一个奇怪的点,就是中断服务函数在执行的时候,无论优先级的高低,都不能被打断。嗯,就是外部中断0和外部中断1都不能打断定时器0的中断服务函数。(优先级:外部中断0>...
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空空如也

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中断服务函数里可以嵌套中断吗