摘要：為了解決MCS-51系列單片機(jī)只能由IP寄存器設(shè)定兩級(jí)優(yōu)先級(jí)的問題,文中給出了利用軟件對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行擴(kuò)展的方法,同時(shí)給出了高于兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的多優(yōu)先級(jí)軟件擴(kuò)展程序。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);中斷;優(yōu)先級(jí);寄存器
１ 引言
所謂中斷是指當(dāng)ＣＰＵ正在處理某件事情的時(shí)候,外部發(fā)生的某一事件（如一個(gè)電平的變化,一個(gè)脈沖沿的發(fā)生或定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出等）請(qǐng)求ＣＰＵ迅速去處理,于是ＣＰＵ暫時(shí)中止當(dāng)前的工作,轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。中斷服務(wù)處理完該事件以后,再回到原來被中止的地方繼續(xù)原來的工作,這樣的一個(gè)過程稱之為中斷。以８０５１為例,中斷系統(tǒng)含有５個(gè)中斷源,分別是外部中斷０請(qǐng)求（ＩＮＴ０）,外部中斷１請(qǐng)求（ＩＮＴ１）,定時(shí)／計(jì)數(shù)器０溢出中斷請(qǐng)求（Ｔ０）,定時(shí)／計(jì)數(shù)器１溢出中斷請(qǐng)求（Ｔ１）以及串行口中斷請(qǐng)求（Ｔｘ／Ｒｘ）。既然系統(tǒng)含有５個(gè)中斷源,就有可能出現(xiàn)數(shù)個(gè)中斷源同時(shí)提出中斷請(qǐng)求的情況,這樣,設(shè)計(jì)人員必須事先根據(jù)它們的輕重緩急來為每個(gè)中斷源確定ＣＰＵ對(duì)其的響應(yīng)順序。然而,對(duì)于中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰ來說,只可能設(shè)定兩級(jí)優(yōu)先,即控制位為１時(shí)對(duì)應(yīng)的中斷源為高級(jí)中斷,反之,控制位為０時(shí)對(duì)應(yīng)的為低級(jí)中斷。這樣就出現(xiàn)一個(gè)問題：如果一個(gè)中斷正在執(zhí)行,如何才能讓它響應(yīng)同級(jí)甚至是低級(jí)中斷請(qǐng)求呢？
２ 中斷多優(yōu)先級(jí)的擴(kuò)展
根據(jù)８０５１的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其中斷系統(tǒng)中含有兩個(gè)不可尋址的“優(yōu)先級(jí)生效”觸發(fā)器。一個(gè)用于指出ＣＰＵ是否正在執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序,這個(gè)觸發(fā)器為１時(shí),系統(tǒng)將屏蔽所有的中斷請(qǐng)求;另一個(gè)則指出ＣＰＵ是否正在執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序,該觸發(fā)器為１時(shí),將阻止除高優(yōu)先級(jí)以外的一切中斷請(qǐng)求。由此可見,若要響應(yīng)同級(jí)甚至是低級(jí)中斷請(qǐng)求,必須使得該“優(yōu)先級(jí)生效”觸發(fā)器清零。但該觸發(fā)器又是不可尋址的,所以無法用軟件直接清零。遍歷系統(tǒng)所提供的１１１條指令,只有ＲＥＴＩ可以達(dá)到此目的。該指令可在ＣＰＵ?qǐng)?zhí)行該指令時(shí),一方面清除中斷響應(yīng)時(shí)所置位的“優(yōu)先級(jí)生效”觸發(fā)器,另一方面可從當(dāng)前棧頂彈出斷點(diǎn)地址送入程序計(jì)數(shù)ＰＣ,從而返回主程序。
３ 軟件擴(kuò)展方法
３．１ 高級(jí)中斷源響應(yīng)低級(jí)中斷源的軟件設(shè)計(jì)
現(xiàn)以當(dāng)前ＩＥ＝８４Ｈ（開放外部中斷１及總控制位）,ＩＰ＝０４Ｈ設(shè)定ＩＮＴ１為高優(yōu)先級(jí)正在執(zhí)行外部中斷１服務(wù)子程序?yàn)槔齺磉M(jìn)行說明。如欲響應(yīng)串行口中斷,也就是要實(shí)現(xiàn)高級(jí)中斷源響應(yīng)低級(jí)中斷源,設(shè)計(jì)時(shí)可加入如下代碼而無須改變ＩＰ寄存器的內(nèi)容：
ＰＵＳＨ ＩＥ ;ＩＥ內(nèi)容入棧保護(hù)
ＭＯＶ ＩＥ , ＃１００１００００Ｂ ;開放串行口中斷
ＣＡＬＬ ＰＰ ;繼續(xù)執(zhí)行原中斷子程序,但可
隨時(shí)響應(yīng)串行口中斷請(qǐng)求
．．．
ＰＯＰ ＩＥ ;恢復(fù)原ＩＥ內(nèi)容
ＲＥＴＩ
ＰＰ： ＲＥＴＩ
３．２ 同級(jí)中斷源之間的響應(yīng)
上述代碼體現(xiàn)了高級(jí)中斷源（ＩＮＴ１）響應(yīng)低級(jí)中斷源（串行口）的軟件實(shí)現(xiàn)方法。但是, ８０５１系統(tǒng)共含有５個(gè)中斷源,因此必須解決同優(yōu)先級(jí)中斷之間的嵌套問題,具體源程序如下：
ＯＲＧ ００００Ｈ
ＬＪＭＰ ＭＡＩＮ
ＯＲＧ ０００３Ｈ
ＬＪＭＰ Ｘ０ ;ＩＮＴ０入口地址
ＯＲＧ ０００ＢＨ
ＬＪＭＰ Ｔ０ ;Ｔ０入口地址
ＯＲＧ ００１３Ｈ
ＬＪＭＰ Ｘ１ ;ＩＮＴ１入口地址
ＯＲＧ ００１ＢＨ
ＬＪＭＰ Ｔ１ ;Ｔ１入口地址
ＯＲＧ ００２３Ｈ
ＬＪＭＰ ＳＳ ;串行口入口地址
ＭＡＩＮ： ＭＯＶ ＩＥ ,＃９ＦＨ ;開放所有中斷
ＭＯＶ ＩＰ,＃０３Ｈ ;設(shè)定ＩＮＴ０、Ｔ０為高優(yōu)先級(jí)
ＳＪＭＰ ＄
Ｘ０： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｘ０ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｘ０ＲＬ,清＂高優(yōu)先級(jí)生效＂
觸發(fā)器,此時(shí)可響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求
Ｘ０ＲＬ：· ;ＩＮＴ０子程序的真實(shí)入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｔ０： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｔ０ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｔ０ＲＬ,清＂高優(yōu)先級(jí)生效＂
觸發(fā)器,此時(shí)可響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求
Ｔ０ＲＬ： · ;Ｔ０子程序的真實(shí)入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｘ１： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｘ１ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｘ１ＲＬ,清“高優(yōu)先級(jí)生效”
觸發(fā)器,此時(shí)可響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求
Ｘ１ＲＬ： · ;ＩＮＴ１子程序的真實(shí)入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｔ１： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｔ１ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｔ１ＲＬ,清＂高優(yōu)先級(jí)生效＂
觸發(fā)器,此時(shí)可響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求
Ｔ１ＲＬ： · ;Ｔ１子程序的真實(shí)入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
ＳＳ： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃ＳＳＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝ＳＳＲＬ,清＂高優(yōu)先級(jí)生效＂
觸發(fā)器,此時(shí)可響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求
ＳＳＲＬ： · ;串行口子程序的真實(shí)入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
上述程序利用ＩＰ寄存器給出了兩級(jí)優(yōu)先級(jí),其中ＩＮＴ０、Ｔ０為高優(yōu)先級(jí),ＩＮＴ１、Ｔ１串行口為低優(yōu)先級(jí)。為使某中斷能響應(yīng)同級(jí)甚至低級(jí)中斷,只要在中斷服務(wù)子程序中用ＲＥＴＩ指令清除相應(yīng)的不可尋址的“優(yōu)先級(jí)生效”觸發(fā)器即可。程序一開始的兩條ＰＵＳＨ指令的作用是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行入棧保護(hù)（如此時(shí)ＤＰＴＲ中的數(shù)據(jù)不需保留,則這兩條壓棧指令也可不要,相應(yīng)的彈棧指令也可不要）,然后將其真實(shí)子程序入口地址入棧,并經(jīng)ＲＥＴＩ出棧后彈給ＰＣ指針,以便在執(zhí)行完ＲＥＴＩ后正確執(zhí)行真實(shí)子程序。當(dāng)該中斷服務(wù)子程序執(zhí)行完畢后,ＲＥＴＩ將返回主程序斷點(diǎn)處以繼續(xù)執(zhí)行原來程序。
４ 結(jié)束語
本文所闡述的多優(yōu)先級(jí)擴(kuò)展方法是純軟件方法,該方法只需在程序中加入為數(shù)不多的相應(yīng)代碼,便可進(jìn)行各種中斷嵌套（如同優(yōu)先級(jí)響應(yīng)或高優(yōu)先級(jí)響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)等）。此方法的代價(jià)是要花費(fèi)更多的中斷響應(yīng)時(shí)間,但相對(duì)于添加硬件擴(kuò)展的方法而言,這點(diǎn)代價(jià)還是值得的
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