51内核单片机中断优先级的理解

由于项目的需要，这两天正好在研究应用层协议的格式与规范，参考了吴老师给的ZLG的RS-485_Guide。
RS-485标准是基于PC的UART芯片上的处理方式（8-N-1格式），只涉及到电气特性规定，而没有对上层协议作出规定，因此，需要用户自己设计网络应用层协议。大部分用户都自行定义自己的应用层协议，或者直接取自部分ModBus协议。国内根据不同的设备类型也颁布了各类通讯协议，如CDT、SC-1801、u4F、DNP3.0 规约和1995年的IEC60870-5-101 传输规约、1997 年的国际101 规约的国内版本DL/T634-1997规约；在电表应用中，国内大多数地区的厂商采用多功能电能表通讯规约(DL/T645-1997)。
主要研究多功能电能表通讯规约(DL/T645-1997)，这是江浙沪地区电表厂商的行业标准，利用飞利浦公司的P89LPC931单片机对RS-485的应用层协议进行实现。LPC900 系列单片机是一个基于 80C51内核的增强型单片机。手册里给出了整个通讯程序的实现，程序主要分为三个部分：数据接收部分、命令执行部分、数据发送部分。
通常在串口通信的程序实现中，发送数据一般采用查询模式，接收数据一般采用中断方式。关于接收数据的程序大部分实现是这样的：每次接收中断中只是将接收缓冲区的数据读出，而数据帧协议则交由前台大循环做。但是在ZLG的手册中给出了接收中断程序直接处理数据帧的方式。

图1接收程序流程图（ZLG RS-485_Guide）
接收一个字节通讯函数
原型：uchar Receive_Data();
功能：接收一个字节通讯
入口参数：无
出口参数：返回接收值
********************************************************************/
uchar Receive_Data()
{
RI=0;
while(!RI);
RI=0;
ACC=SBUF;
if(P!=RB8)
{
SP--;SP--;CY=0;return CY;
}
return (ACC);
}


bit Receive_One(uchar *s)
{
uchar CS=0x00，Serial_data;
char i，j;
RI=0;
Serial_data=SBUF;
while(Serial_data!=0xfe)
return 0;
do
Serial_data=Receive_Data();
while(Serial_data==0xfe);
if(Serial_data!=0x68)
return 0;
CS+=0x68;
for(i=0;i<=5;i++)
{
*(s+i)=Receive_Data();
CS+=*(s+i);
}
if(Receive_Data()!=0x68)
return 0;
CS+=0x68;
CS+=(*(s+6)=Receive_Data());
j=*(s+7)=Receive_Data();
CS+=j;
for(i=0;i<=(j-1);i++)
{
CS+=(*(s+i+8)=Receive_Data());
*(s+i+8)-=0x33;
}
if(CS!=Receive_Data())
return 0;
if(Receive_Data()!=0x16)
return 0;
ESR=0;
return 1;
}

串口接收中断服务程序
功能：接收数据
********************************************************************/
void RXD_Int(void) interrupt 4
{
CY=Receive_One(Serial_buf);
if(CY)
Command_status1|=0x04;
}
/********************************************************************

图1是中断处理函数中的接收流程，中断程序如上述。程序在判断出第一个字节是前导字节以后，需要继续判断前导字节，当连续2-4次判断出是前导字节后才会继续往下执行。但是在作第二次前导字节的判断时，Receive_Data()事实上是在当前中断程序中等待下一个接收到的数据，而当接收到下一个数据时，是否会再次发生中断呢？这个问题困惑了我一晚上。按照程序逻辑推理，即假设本程序是无误的基础上（事后证明应该是正确的），第二次中断是不应该发生的，否则将程序无限中断嵌套下去，也得不到帧数据的处理结果。但是在Receive_Data()中的 while(!RI)，需要等待的是接收中断标志位置位，也就是说，第二次接收数据完以后串口接收中断标志将被置位，但是中断不嵌套。
以下是我从百度文库里找到的一片关于51系列单片机中断嵌套的文章，给出了比较详细的解释，现将主要的内容摘录如下：
“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。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。”
“中断的优先级有两个：查询优先级和执行优先级。”
我们通常所说的中断优先级一般指的是执行优先级，但同一执行优先级的中断也有比较，那就是查询优先级。所谓查询优先级是指在两个同一优先级的中断同时发生时（严格来说应该是在单片机能分辨的同一微小时段内），处理器会按照默认的次序进行中断查询，查询优先级高的中断先运行中断处理程序，而查询优先级低的则中断标志置位，如果高查询优先级的中断运行过程中没有对该标志位作恢复处理，那么在运行完该高查询优先级中断任务后，仍然会执行低的优先级任务；但是，如果在运行过程中低查询优先级的中断标志被恢复，那么对应的中断程序应该不会被处理。同理，对于同一中断，比如串口中断，在运行当前串口接收中断程序的时候又有数据被接收，则对应的中断标志会被置位，但是不会产生嵌套中断，而只有等待当前中断结束后才继续执行对应的中断程序。在上述程序当中，可以看到，在第二次发生中断后，对应的中断标志已被清除，所以不会执行第二次中断程序，第二次中断的主要作用是满足函数Receive_Data()中的 while(!RI)，即提供了中断标志位，这样，就既能接收到第二个字节的数据，又能不产生中断，也就是该手册中实现中断程序一次接收多个字节数据（帧）的方法！
与查询优先级对应的还有就是执行优先级，这个是需要用户对单片机做设定的，在这种情况下，中断才会发生嵌套，细节不叙。当然不同单片机或处理器关于中断的定义有一定的出入，具体的应用仍然要参照对应的数据手册。
（转载请注明出处，谢谢！http://blog.sina.com.cn/s/blog_49d4de8a0100w0f4.html）
参考文献：
1. ZLG公司.《RS-485_Guide》,2004
2. 《DL/T645-1997通讯规约通信规约》
3. 《关于51系列单片机中断嵌套》