【笔记】中断

中断学习笔记
注意：本文所有代码均按照sdcc编译器代码规范编写，如果使用的Keli编译器，需要自行修改代码

• 中断：打断CPU当前工作的一种事件
• 中断源：所有可以引发中断的事件的集合
  • 标准51单片机的中断源（5种/3类）
    • 外部中断：由单片机引脚输入的中断
      • 外部中断0
      • 外部中断1
    • 定时/计数器中断：由定时/计数器引起的中断
      • 定时/计数器0中断
      • 定时/计数器1中断
    • 串行中断：由串行通讯（发送串行数据、接收串行数据）引起的中断
• 中断向量：中断函数的入口地址
  • 在C51代码中，通常不直接使用中断向量，而是根据头文件中指定的指针变量来使用中断向量

数字信号的种类（4种/2类）

• 电平信号
  • 高电平信号
  • 低电平信号
• 边沿信号
  • 上升沿信号
  • 下降沿信号

外部中断请求类型

• 标准51单片机支持的外部中断请求类型
  • 低电平请求
  • 下降沿请求

STC12C5A60S2使用外部中断

1. 开中断：STC12C5A60S2的12引脚默认为P3.2端口、13引脚默认为P3.3端口。如果需要开中断，需要将12引脚切换为INT0端口、将13引脚设置为INT1端口
2. 指定中断请求类型（低电平请求、下降沿请求）：虽然标准51单片机支持2种中断请求，但是使用时只能设置1种，每次需要中断时，通过这1种中断请求实现中断
3. 指定中断处理函数：当检测到中断请求后，立即执行中断处理函数

• 通过IE寄存器实现开中断
• IE寄存器是可以位寻址的
• IE寄存器从第8位（最高位）到第1位（最低位）分别是：EA、空、空、ES、ET1、EX1、ET0、EX0
  • EA：中断总开（1）关（0）
  • EX0：外部中断0的开（1）关（0）
  • EX1：外部中断1的开（1）关（0）
  • ET0：定时/计数器0的开（1）关（0）
  • ET1：定时/计数器1的开（1）关（0）
  • ES：串行中断的开（1）关（0）

关闭所有中断

通过字节寻址

IE = 0x00;

通过位寻址

EA = 0;

开启外部中断0

通过字节寻址

IE = 0x81;

通过位寻址

EA = 1;
EX0 = 1;

开启外部中断1

通过字节寻址

IE = 0x84;

通过位寻址

EA = 1;
EX1 = 1;

同时开启外部中断0和外部中断1

通过字节寻址

IE = 0x85;

通过位寻址

EA = 1;
EX0 = 1;
EX1 = 1;

指定中断请求类型

• 通过TCON（Timer Config）寄存器的低4位指定中断请求的类型

• TCON寄存器是可以位寻址的

• TCON寄存器从第4位到第1位分别是：IE1、IT1、IE0、IT0

  • IT0：设置外部中断0的请求类型为低电平请求（0）或下降沿请求（1）
  • IT1：设置外部中断1的请求类型为低电平请求（0）或下降沿请求（1）
  • IE0：外部中断0的使能信号。当外部中断0接收到中断信号后，CPU会自动将IE0设置为1；当外部中断0的中断信号处理结束后，CPU会自动将IE0设置为0
  • IE1：外部中断1的使能信号。当外部中断1接收到中断信号后，CPU会自动将IE1设置为1；当外部中断0的中断信号处理结束后，CPU会自动将IE1设置为0

• 中断按键：将一个普通按键，一端接GND，另一端接INT0或INT1

中断请求类型设置为低电平请求（一个时刻）

• 这种方式如果中断按键按下时间过长，会导致中断处理函数执行多次

IT0 = 0;

中断请求类型设置为下降沿请求（一个瞬间）

• 这种方式如果中断按键按下出现抖动，会导致中断处理函数执行多次

IT0 = 1;

指定中断处理函数

• 无参数列表
• 无需声明，通常放在整个程序最后
• 函数名自定义
• 必须指定中断向量号
• 中断处理函数不能手动调用

中断向量：用于控制中断的内存地址
中断向量号：用于标记中断的编号，方便编程

interrupt <num>：指定中断向量号，取值范围为0~4

0：外部中断0
1：定时/计数器中断0
2：外部中断1
3：定时/计数器中断1
4：串行终端

void int0(void) interrupt <num>
{
    ...
}

阻止中断的接收

• 当一个中断处理函数正在执行时，阻止中断的接收
• 阻止中断的接收可以用来消除抖动

void int0(void) __interrupt 0
{
    // 阻止中断的接收
    EX0 = 0;
    // 业务代码
    ...
    // 还原中断的接收
    EX0 = 1;
}

完整代码示例

• 利用外部中断0实现中断

#include<8052.h>

void init()
{
    // 指定开启外部中断0
    IE = 0x81;
    // 指定外部中断0的终端请求类型为下降沿请求
    IT0 = 1;
}

void main(void)
{
    init();
    while (1)
    {
        ...
    }
}

// 指定外部中断0的中断函数
void int0(void) __interrupt 0
{
    // 阻止中断的接收
    EX0 = 0;
    // 业务代码
    ...
    // 还原中断的接收
    EX0 = 1;
}

定时/计数器中断（计数器）

• 在标准51单片机上有2个16位的定时/计数器

• 计数值：计数的总次数

• 计数初值：开始计数的起点

• 计数最大值：可以计数的上限

  • 51单片机做多可以计16位的数

定时/计数器的计数方式

• 减计数：从计数初值（计数值）开始减到0。x86的PC使用的就是减计数的计数器
• 加计数：从计数初值（最大值-计数值）开始加到计数器能力最大值。标准51单片机使用的就是加计数的计数器

定时/计数器的计数内容

• 定时器：数内部的时基（时间基准）
• 计数器：数外部的脉冲信号周期（每个周期一高一低）

定时器的时间计算

• 时钟周期：1个时钟周期 = 1 / 晶振的频率
  • 如果51单片机接了一个12MHz的晶振，那么时钟周期为1/12μs
• 机器周期：1个机器周期 = 12 * 时钟周期
  • 如果51单片机接了一个12MHz的晶振，那么机器周期为1μs

STC12C5A60S2使用计数器中断

• 通过TMOD（Timer Model）寄存器指定模式
• TMOD寄存器是不可以位寻址的
• TMOD寄存器从第4位到第1位是用来设置定时/计数器0的，分别是：GATE、C/T、M1、M0
• TMOD寄存器从第8位到第5位是用来设置定时/计数器1的，分别是：GATE、C/T、M1、M0
  • GATE：门控信号，用来指定定时/计数器的开关的方式，1表示硬件开启，0表示软件开启
  • C/T：1表示工作在计数模式，0表示工作在定时模式
  • M1：用来设置工作方式的高位
  • M0：用来设置工作方式的低位

写入计数初值

• 用2个初值寄存器存放初值
  • 定时/计数器0：高8位用TH0寄存器，低8位用TL0寄存器
  • 定时/计数器1：高8位用TH1寄存器，低8位用TL1寄存器

定时/计数器0

加计数（MCU）

TH0 = (计数最大值 - 计数值) / 256;
TL0 = (计数最大值 - 计数值) % 256;

减计数（CPU）

TH0 = (计数最大值 - 计数值) / 256;
TL0 = (计数最大值 - 计数值) % 256;

开启定时/计数器

• 通过TCON（Timer Config）寄存器的高4位指定定时/计数器的开启
• TCON寄存器从第8位到第5位分别是：TF1、TR1、TF0、TR0
  • TR0：定时/计数器0的软开（1）关（0）
  • TR1：定时/计数器1的软开（1）关（0）
  • TF0：定时/计数器的计数溢出标识，标识计数是（1）否（0）已完成
  • TF1：定时/计数器的计数溢出标识，标识计数是（1）否（0）已完成

定时/计数器0

TR0 = 1;

监测是否完成计数

if (TF0)
{
    ...
}

完整代码示例

• 通过按键，接收脉冲信号，累计5次开始中断
  • 在计数模式下，需要利用T0和T1引脚来接收脉冲信号，初始是高电平
  • 可以将T0和T1引脚接按键，实现发出脉冲信号

查询式中断

• 定时/计数器完成计数后只会改变计数溢出标识，需要自己判断进行中断
• 进入中断后需要手动将溢出标识置0

#include<8052.h>

void init()
{
    // 为定时/计数器0指定模式
    // 指定门控信号为软件开启
    // 指定工作在计数模式
    // 指定工作方式3
    TMOD = 0x05;
    // 为定时/计数器0指定计数初值
    TH0 = (65535 - 5) / 256;
    TL0 = (65535 - 5) % 256;
    // 为定时/计数器0开启计数
    TR0 = 1;
}

void main(void)
{
    init();
    while (1)
    {

// 当定时/计数器0溢出标识为1时开始中断
        if (TF0)
        {
            // 阻止计数
            TR0 = 0;

// 业务代码
            ...

// 重置溢出标识
            TF0 = 0;
            // 重新指定计数初值
            TH0 = (65535 - 5) / 256;
            TL0 = (65535 - 5) % 256;
            // 恢复计数
            TR0 = 1;
        }
    }
}

中断式中断

• 定时/计数器完成计数后自动中断
• 进入中断后溢出标识会自动置0

#include<8052.h>

void init()
{
    // 指定开启定时计数器0中断
    IE = 0x82;
    // 为定时/计数器0指定模式
    // 指定门控信号为软件开启
    // 指定工作在计数模式
    // 指定工作方式3
    TMOD = 0x05;
    // 为定时/计数器0指定计数初值
    TH0 = (65535 - 5) / 256;
    TL0 = (65535 - 5) % 256;
    // 为定时/计数器0开启计数
    TR0 = 1;
}

void main(void)
{
    init();
    while (1)
    {

}
}

void timer0(void) __interrupt 1
{
    // 阻止计数
    TR0 = 0;

// 业务代码
    ...

// 重新指定计数初值
    TH0 = (65535 - 5) / 256;
    TL0 = (65535 - 5) % 256;
    // 恢复计数
    TR0 = 1;
}

STC12C5A60S2使用定时器中断

#include<8052.h>

void init()
{
    // 指定开启定时计数器0中断
    IE = 0x82;
    // 为定时/计数器0指定模式
    // 指定门控信号为软件开启
    // 指定工作在定时模式
    // 指定工作方式3
    TMOD = 0x01;
    // 为定时/计数器0指定时间初值（1ms=1000次）
    TH0 = (65535 - 50000) / 256;
    TL0 = (65535 - 50000) % 256;
    // 为定时/计数器0开启计数
    TR0 = 1;
}

void main(void)
{
    init();
    while (1)
    {

}
}

void timer0(void) __interrupt 1
{
    // 阻止计数
    TR0 = 0;

// 业务代码
    ...

// 重新指定计数初值
    TH0 = (65535 - 50000) / 256;
    TL0 = (65535 - 50000) % 256;
    // 恢复计数
    TR0 = 1;
}