10.1.5　中断的C51处理过程

51系列单片机对中断的处理分为4步：中断响应、中断处理、中断请求的撤离和中断返回。下面分别介绍这4个过程。

1.中断的响应

中断的响应是指在单片机主程序运行过程中，如果遇到中断请求，在满足中断响应条件的情况下，CPU对该中断做出的响应。一般来说，单片机对中断的响应遵循如下几个原则。

❑为了允许某个中断源的中断请求，应置相应的中断允许位（PX0、PX1、PT0、PT1、PS）为1。另外，在程序中应置中断允许总控制位EA=1，即允许所有中断源申请中断。这样8051 CPU才可以响应中断请求。

❑如果高优先级中断发生的时候，某个低优先级的中断请求正在执行处理程序，则需要中断该服务程序，然后执行本次高优先级中断请求。如果一个高优先级或同优先级的中断请求正在执行，则当前中断请求不会立即执行。

❑如果遇到多个同优先级的中断请求同时发出，则8051 CPU按照一定的查询次序来决定中断执行的顺序。查询次序为“外部中断0→定时器/计数器T0→外部中断1→定时器/计数器T1→串行接口中断”。该查询次序相当于中断源入口地址的顺序。

❑如果单片机CPU正在执行指令，在指令未完成前，任何中断请求都不会响应。

❑如果程序正在执行读写特殊功能寄存器IE和IP，则执行完该指令后，需要再执行一条其他指令才可以响应中断。

❑如果程序正在执行返回指令，则执行完该指令后，需要再执行一条其他指令才可以响应中断。

当一个中断请求满足中断响应条件后，8051 CPU便可以响应该中断请求。中断请求响应的执行，需要经过如下几个步骤。

（1）8051 CPU响应中断，硬件自动将当前的断点地址压入堆栈。

（2）8051 CPU将相应的中断入口地址装入程序计数器PC中。

（3）程序转向相应中断源的入口地址，开始执行中断服务例程。

（4）对于部分中断源，进入中断服务例程后，硬件将自动清零中断标志位，以便于响应下一次中断请求。

8051单片机为每个中断源分配一个入口地址，如下表所示。从表中可以看出，两个相邻的中断源入口地址很接近。实际程序设计中，一般都是将一个跳转指令放置在该处。当中断响应的时候，首先执行这个跳转指令，转向相应的中断服务子程序中处理。

单片机CPU对中断的响应是需要一定时间的，即不是立刻进入真正的中断服务例程。中断的响应时间，即C P U从检查中断请求标志位（TCON或SCON），到转向对应的中断入口地址所需的机器周期个数。对于实时性要求比较高的应用场合，需要严格考虑中断的响应时间。

8051单片机对一个中断请求的正确响应，首先需要查询标志位（占用1个机器周期），然后产生LCALL指令（两个机器周期），转向该中断源的入口地址。因此，一个中断的响应最少需要3个机器周期才能完成。在实际使用时，如果再加上其他用户程序处理或者中断响应条件不满足的场合，可能就需要更多时间。

2.中断的处理

8051单片机CPU对中断处理的过程可以分为两类，一个是单片机硬件自动完成的部分，另一个是C51软件处理的部分。整个中断处理的流程图，如图10.5所示。这里主要介绍的中断处理是指中断的C51软件处理过程。

中断的C51软件处理过程是整个中断服务例程，即从程序计数器PC指向中断源的入口地址开始，到中断结束并返回为止。这个中断服务例程一般需要完成如下4个部分的处理。

图　10.5　中断处理流程图

❑程序跳转

由中断源的入口地址表可以看出，相邻的两个中断源入口地址之间只相隔8个字节，不可能放置下一个完整的中断服务例程。因此，往往将中断服务例程放置在其他的地址空间，而在相应的中断入口地址处放置一个无条件转移指令，将程序转向对应的中断服务例程。在C51语言中更为简单，只需将中断服务例程封装为一个子函数，并用interrupt指名中断号即可，示例如下。

void ISR0（void）interrupt 0//外部中断0服务例程

{

//中断处理语句段

}

本例中，自定义函数ISR0用于处理外部中断0。其中，在函数声明时，用“interrupt 0”指明了为外部中断0。其他中断源的中断号可参阅中断源的入口地址表。

❑关闭中断与打开中断

当中断被正确响应后，如果中断服务例程在执行过程中，不想被更高级的中断打断。则可以在进入中断服务例程后置EA=0，关闭所有中断，或者关闭某些中断，这样可以保证中断服务例程的顺利执行。在中断服务例程结束时，可以将关闭的中断开启，以便于单片机能够接收新的中断请求。

void ISR0（void）interrupt 0//外部中断0服务例程

{

EA=0；//关闭中断

//中断处理语句段

EA=1；//打开中断

}

❑现场保护与恢复现场

一般来说，在主程序和中断服务程序中都会用到累加器和寄存器等。8051 CPU在中断服务例程中使用这些寄存器的时候将会改变其中的内容，再返回主程序的时候容易引起错误。因此，在进入中断服务程序后，应该首先将相应的寄存器保存起来，即保护现场；当中断服务例程结束时，应该将这些寄存器的内容恢复，即现场恢复。在C51语言中，这部分工作由编译环境自动完成。

❑处理中断源请求

中断服务例程主要是为了对特定的中断进行特定的处理。因此，用户还应根据需要编写相应的中断处理请求程序，从而完成特定的任务。

3.中断请求的撤离

中断请求的撤离主要保证对一次中断信号只执行一次中断响应。单片机响应某个中断后，应及时将中断请求标志TCON或SCON中对应的标志位清除，否则会导致一个中断信号触发多次中断响应。

对于外部中断0、外部中断1、定时器/计数器T0和T1来说，在8051 CPU正确响应中断后，将自动清除该中断请求的标志位，无需软件处理。另外，对于外部中断，一般推荐采用沿触发方式，而不采用电平触发方式。因为电平触发方式有可能触发的电平在很长一段时间内都保持，这样容易引起再次触发。如果必须使用电平触发，则应该在硬件或者软件上将输入的触发信号及时翻转过来，以防止同一个中断被响应多次。

对于串行接口的中断请求，当8051 CPU正确响应中断后，硬件不会自动清除中断标志位TI或RI，因此需要在中断服务例程中用软件来人工置零TI或RI。

4.中断的返回

中断的返回是指中断服务例程结束后，返回主程序的过程。在8051单片机中，中断服务例程的返回比较简单，直接在中断服务程序最后面加上一个中断返回指令RETI即可。而如果使用C51语言进行程序设计，则将由编译系统完成此工作。