中断响应过程及响应时间

中断响应过程及响应时间

8051的CPU在每个机器周期期间，顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断标志为1，将在下一个机器周期期间按优先级来进行中断处理。在下列任一种情况存在时，中断申请将被封锁。
1、CPU正在执一个同级或高级的中断服务程序
2、当前机器周期不是当前指令周期的最后一个机器周期，即要保证把当前指令执行完。
　
CPU响应中断， 由硬件自动将相应的中断矢量地址装入程序程序计数器PC,转入该中断服务程序进行处理。
对于有些中断源，CPU在响应中断后会自动清除中断标志，如定时器溢出标志TF0,TF1,以及部中断标志IE0,IE1。
而有些中断标志，不会自动清除，只能由用户用户软件清除，如串行口接收发送中断标志RI,T1。CPU执行中断服务程序之前，自动将程序计数器PC内容压入堆栈保护，然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC,使程序转向该中断矢量地址单元中，以执行中断服务程序，中断服务程序从矢量地址开始执行，一直到返回指令“RETI”为止。“RETI”指令的操作，一方面告诉中断系统中断服务程序以执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护的断电地址从栈顶弹出，装入程序计数器PC，使程序返回被中断的程序断点处，以便继续执行。
　
外部中断响应时间
外部中断INT0和INT1的 电平在每个机器周期，经反向后锁存到IE0和IE1的标志位，CPU在下一个机器周期才会查询到新置入的IE0和IE1，这时如果满足响应条件，CPU响应中断时，要用二个机器周期执行一条硬件长调用指令“LCALL”。所以，从产生外部中断到开始执行中断程序至少需要三个完整的机器周期。如果在中断申请时，CPU正在长指令，如乘法和除法指令等四周期指令，则额外等待时间增加三个周期；若正在执行“RETI”指令或访问IE,IP的指令，则额外等待时间又增加两个周期。综上估计，在单一中断系统里，外部中断响应时间约在3－8个机器周期之间。
　
下面我们仍以打印机为例来说明外中断源的使用方法 。硬件连接和查询方式基本一致，只是因为程序中对外中断进行了初始化，所以，8051的端口引脚P3.2在这个例子中不再是一个普通的端口而是外中断的输入，另一个，打印机多了一个选通信号STB。对打印机来说，这个信号是个输入信号，其意义为：当打印机检测到该引脚上出现一个负跳变，即由高电平时，表示单片机以把打印数据送上数据总线，则打印机将BUSY引脚设置为1，告诉单片机打印机正在打印，然后，开始打印。
　
本例中，单片机并行接口P3的一

位T0输出作为该信号的输入，打印缓冲区仍就在内部数据存储器的10H-11H单元，公三字节。下面我们来看看程序：
中断响应过程及响应时间
第一条指令ORG 0000H是一条伪指令，意义是：告诉编译系统紧跟其后的那条指令从程序存储器的0000H单元开始存放。
第二条指令LJMP MAIN的意义是：跳转到标号为MAIN的地址去运行。
第三条指令ORG 0003H是一条伪指令，意义是：告诉编译系统紧跟其后的那条指令从程序存储器的0003H单元开始存放。
指令LJMP SUBO的意义是：跳转到标号为SUBO的地址去运行。
指令ORG 0050H的意义是：告诉编译系统紧跟其后的那条指令从程序存储器的0050H单元开始存放。
MAIN是一个标号。
指令SETB EA意义为：对位地址EA置1，EA是8051单片机中断系统是总允许位，所以，该指令的物理意义是开放8051的中断系统。
指令CLR EX0意义为：对EX0位置1，其物理意义为允许外中断0中断。
指令CLR IT0意义为：对IT0位清1，其物理意义是设置外中断0的触发方式为边沿触发。
指令MOV R0,#11H的意义是：将数据11H送入工作寄存器R0中，物理意义为设定在中断服务程序中发送的一个数据的地址，即打印机缓冲区的第二字节 。因为必须在主程序上发送第一个字节之后，打印机才能发出第一次中断请求，如果单片机将所有数据都放在中断服务程序中发送，则会引起单片机和打印机相互等待，即打印机等待单片机将数据送上数据总线，并通过T0引脚发送一个负脉冲选通信号到打印机的STB引脚，打印机要在检测到该引脚上的负脉冲前沿后，才开始打印 。另一方面，单片机却在等待打印机打印完一个数据后，提出中断申请，才能在中断服务程序中发送第一个数据。
指令MOV P2,10H的意义是：将内部数据存储器10H单元送上并行接口P2,其物理意义是发送第一打印数据。
指令CLR P3.4的意义为：对端口P3.4，即T0引脚清0，其物理意义向打印机发送选通信号的前沿，打印机检测到选通信号的前沿后，置引脚BUSY的状态为高电平，然后开始打印。
指令SETB P3.4的意义为：对端口P3.4置1，其其物理意义向打印机发送选通信号的后沿。
指令LJMP §的意义是：跳转到本条指令，即主程序到此就进入死循环。请大家注意只要用户不关机的话，CPU就会不停的运行下去，不会因为用户程序到此结束，如果没有这条死循环指令的话，CPU就会从程序存储器的下一个单元取出一个数，把它当下一个指令的操作码处理，这样，程序就会出错，甚至死机 。所以，如果一个系统中本身没有死循环的话，一定要在主程序的最后认为加上一条死循环指令。
SUBO是一个标号，表

示外中断0的真正起始地址。
指令MOV P2,@R0的意义是，把R0的内容作为内部数据存储器的地址，再把该地址的数据去出来送到端口P2，起物理意义是发送第二个打印数据。
指令CLR P3.4的意义是，对端口P3.4清0，物理意义是发送STB选通信号的前沿，打印机检测到该信号，置引脚BUSY为高电平，然后开始打印。
指令SETB P3.4的意义是 ，对端口P3.4置1，物理意义是发送STB选通信号的后沿。
指令INC R0的意义是：对R0的内容加1，物理意义是改变打印缓冲区中下一个待打数据的指针，这条指令运行后，R0中的内容为12H，即下一个待打印数据在12H单元中。
指令CJNE RO,#13H LAB1的意义是：判断R0的内容是否为13H，如是则继续往下运行，否则跳转到标号为LAB1的地方，物理意义为如果待打印数据的指针向13H，即表示所有的数据都打印完毕，则运行关中断指令，否则表示数据末打印完，则跳过关中断指令。
LAB1是一个标号。
指令RETI的意义是：中断返回，物理意义是清除外中断0的中断请求标志，并返回主程刚才被中断的地方，这是本程序经编译后的机器码指令，用仿真器把它固化到程序存储器后，就可以运行了。