单片机中断多优先级的软件扩展方法

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作者：广东工业大学信息工程学院张辉时间：2007-09-10来源：国外电子元器件收藏

　　摘要：为了解决MCS-51系列单片机只能由IP寄存器设定两级优先级的问题，文中给出了利用软件对中断 优先级进行扩展的方法，同时给出了高于两个优先级的多优先级软件扩展程序。

１　引言

　　所谓中断是指当ＣＰＵ正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件（如一个电平的变化，一个脉冲沿的发生或定时器计数溢出等）请求ＣＰＵ迅速去处理，于是ＣＰＵ暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方继续原来的工作，这样的一个过程称之为中断。以８０５１为例，中断系统含有５个中断源，分别是外部中断０请求（ＩＮＴ０），外部中断１请求（ＩＮＴ１），定时／计数器０溢出中断请求（Ｔ０），定时／计数器１溢出中断请求（Ｔ１）以及串行口中断请求（Ｔｘ／Ｒｘ）。既然系统含有５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。这样就出现一个问题：如果一个中断正在执行，如何才能让它响应同级甚至是低级中断请求呢？

２　中断多优先级的扩展

　　根据８０５１的结构特点，其中断系统中含有两个不可寻址的“优先级生效”触发器。一个用于指出ＣＰＵ是否正在执行高优先级的中断服务程序，这个触发器为１时，系统将屏蔽所有的中断请求；另一个则指出ＣＰＵ是否正在执行低优先级中断服务程序，该触发器为１时，将阻止除高优先级以外的一切中断请求。由此可见，若要响应同级甚至是低级中断请求，必须使得该“优先级生效”触发器清零。但该触发器又是不可寻址的，所以无法用软件直接清零。遍历系统所提供的１１１条指令，只有ＲＥＴＩ可以达到此目的。该指令可在ＣＰＵ执行该指令时，一方面清除中断响应时所置位的“优先级生效”触发器，另一方面可从当前栈顶弹出断点地址送入程序计数ＰＣ，从而返回主程序。

３　软件扩展方法

３．１高级中断源响应低级中断源的软件设计

　　现以当前ＩＥ＝８４Ｈ（开放外部中断１及总控制位），ＩＰ＝０４Ｈ设定ＩＮＴ１为高优先级正在执行外部中断１服务子程序为例来进行说明。如欲响应串行口中断，也就是要实现高级中断源响应低级中断源，设计时可加入如下代码而无须改变ＩＰ寄存器的内容：

ＰＵＳＨＩＥ；ＩＥ内容入栈保护

ＭＯＶＩＥ，＃１００１００００Ｂ；开放串行口中断

ＣＡＬＬＰＰ；继续执行原中断子程序，但可

随时响应串行口中断请求

．．．

ＰＯＰＩＥ；恢复原ＩＥ内容

ＲＥＴＩ

ＰＰ：ＲＥＴＩ

３．２同级中断源之间的响应