第7章 中断系统

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中断相关的概念－中断源


单片机中也有一些可以引起中断的事件，如： 定时器溢出、外部中断、串口接收到数据等 AVR Mega16 一共有21个中断源

3个外部中断 INT0、INT1、INT2 8个定时器中断 3个串口中断 RXC、TXC、UDRE SPI、AD、EEPROM、模拟比较、TWI、SPM各一个 RESET中断
$014
INT0 INT1 TIMER2 COMP TIMER2 OVF TIMER1 CAPT TIMER1 COMPA TIMER1 COMPB TIMER1 OVF TIMER0 OVF
SPI, STC
13 14 15 16 17 18 19 20 21
$018 $01A $01C $01E $020 $022 $024 $026 $028
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AVR外部中断－中断使能

外部中断控制——通用中断控制寄存器

GICR的INTx置位为允许INTx中断 GICR的INTx清零为禁止INTx中断
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AVR外部中断－中断请求标志位

源自文库
外部中断产生时，硬件自动置位对应的中断请 求标志位 中断响应时，硬件自动清除中断请求标志位 中断请求标志位可以通过软件写“1”实现清零
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中断相关的概念-中断服务程序

在ICC AVR中，可以通过一下语句定义一个中断服 务程序，并自动完成现场保护
#pragma interrupt_handle <fun1>:<vector number>
如：
#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:iv_TIMER0_OVF void timer0_ovf_isr(void) { TCNT0 = tcount; }

实现实时处理 实现分时操作，提高了MCU的效率 进行故障处理 待机状态的唤醒
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中断处理过程
4
中断相关的概念－中断源

什么可以引起中断？

有人按了门铃了 电话铃响了 你的闹钟闹响了 你烧的水开了


等等诸如此类的事件，我们把可以引起 中断的称之为中断源， 专业术语：指能够向 MCU 发出中断请 求信号的部件和设备。
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AVR外部中断－方式选择

MCU 控制寄存器— INT0、INT1
ISCx1 0 0 1 1
ISCx0 0 1 0 1
说明 INTx 为低电平时产生中断请求 INTx引脚上任意的逻辑电平变化都将引发中断 INTx 的下降沿产生异步中断请求 INTx 的上升沿产生异步中断请求
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AVR外部中断－方式选择

MCU 控制与状态寄存器—INT2
ISC2 0 1
说明 INT2下降沿产生中断请求 INT2上升沿产生中断请求
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AVR外部中断－方式选择



INT0、INT1若工作在边沿触发模式，要 求IO时钟工作 INT0、INT1若工作在低电平触发模式， 只要外部低电平存在，就一直处于触发 状态 INT2是异步边沿触发，不要求IO时钟， 但脉冲最小宽度不能小于50nS
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中断相关的概念－中断优先级

我们正在看书，电话铃响了，同时又有人按了门铃，你该先做 那样呢？


如果你正是在等一个很重要的电话，你一般不会去理会门铃的，而反 之，你正在等一个重要的客人，则可能就不会去理会电话了。 如果不是这两者（即不等电话，也不是等人上门），你可能会按你通常 的习惯去处理。 优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况，也发生在一个中 断已产生，又有一个中断产生的情况， 比如你正接电话，有人按门铃的情况，或你正开门与人交谈，又有电话 响了情况。考虑一下我们会怎么办吧。
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中断相关的概念-AVR外部中断



M16 有3个外部中断 INT0、INT1和INT2 对应PD2、PD3和 PB2 只要使能外部中断， 对应引脚的电平变化 就会引起中断
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中断相关的概念-AVR外部中断

工作模式

低电平触发模式 电平变化触发模式 下降沿触发模式 上升沿触发模式
第7章 AVR中断系统与基本应用
刘东卓 liudongz2003@163.com
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一、中断概念

中断：指计算机（MCU）自动响应
一个“中断请求”信号，暂时停止 （中断）了当前程 序的执行，转 而执行为外部设备服务的程序 （中断服务程序），并在执行完 服务程序后自动 返回原程序执行 的过程。 。
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中断的优点
#define Seg7_Bit0_En() {Seg7_Bitselect_Ddr|=(1<<Seg7_Bit0); Seg7_Bitselect_Port|=(1<<Seg7_Bit0);} #define Seg7_Bit0_Dis() {Seg7_Bitselect_Ddr|=(1<<Seg7_Bit0); Seg7_Bitselect_Port&=~(1<<Seg7_Bit0);} #define Seg7_Data_Port PORTA #define Seg7_Data_Ddr DDRA
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带中断唤醒功能的4X4键盘－软件设计

宏定义
#define Seg7_Bitselect_Port PORTC #define Seg7_Bitselect_Ddr DDRC #define #define #define #define Seg7_Bit0 Seg7_Bit1 Seg7_Bit2 Seg7_Bit3 7 6 1 0

通用中断标志寄存器－ GIFR
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外部中断实例－带中断唤醒功能的4X4键盘

4X4键盘编码为0－F 使用INT0作为键盘按键触发中断 对应键值显示在7seg LED上
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四、带中断唤醒功能的4X4键盘－硬件设计
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带中断唤醒功能的4X4键盘－软件设计

7段LED显示模块

动态扫描 缓冲区编程模式 初始化PB高4位输出0，低4位输入且使能上拉 INT0低电平触发 中断服务程序中读取PB口，判断键值
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中断相关的概念－中断响应过程

中断响应可以分为以下几个步骤：



1、保护断点，即保存下一将要执行的指令 的地址，就是把这个地址送入堆栈。 2、寻找中断入口，根据21个不同的中断源 所产生的中断，查找21个不同的入口地址。 在这21个入口地址处存放有中断处理程序 3、执行中断处理程序。 4、中断返回：执行完中断指令后，就从中 断处返回到主程序，继续执行。
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中断相关的概念－中断响应条件



我们人可以响应外界的事件，是因为我们有多种“传 感器“――眼、耳可以接受不同的信息 AVR工作时，在每个机器周期中都会去查询一下各个 中断标记，看他们是否是“1“，如果是1，就说明有中 断请求了，所以所谓中断，其实也是查询，不过是每 个周期都查一下而已。 相当于你在看书的时候，每一秒钟都会抬起头来看一 看，查问一下，是不是有人按门铃，是否有电话…
SPI 串行传输结束
向量号 12
程序地址
中断源 USART, RXC USART, UDRE USART, TXC ADC EE_RDY ANA_COMP TWI INT2 TIMER0 COMP SPM_RDY
中断定义 USART， Rx 结束
$016
2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
$002 $004 $006 $008 $00A $00C $00E $010 $012

单片机中也有优先级的问题


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中断相关的概念－中断优先级

向量号 1 程序地 址 $000
AVR M16 21个中断源的优先级
中断源 RESET 中断定义 外部引脚电平引发的复位，上电复 位，掉电检测复位，看门狗复位，以 及JTAG AVR 复位 外部中断请求0 外部中断请求1 定时器/ 计数器2 比较匹配 定时器/ 计数器2 溢出 定时器/ 计数器1 事件捕捉 定时器/ 计数器1 比较匹配 A 定时器/ 计数器1 比较匹配B 定时器/ 计数器1 溢出 定时器/ 计数器0 溢出
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中断相关的概念-中断服务程序



每个中断源对应一个固定的地址，又称中断 入口地址 当满足中断条件时，PC指针自动指向对应的 中断入口地址，该地址处的指令被执行 在中断入口处放置一条跳转到对应中断服务 程序的指令即可实现中断服务程序与中断源 的对应
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中断相关的概念-中断服务程序



进入中断服务程序，必须先保护中断现 场，保存R0－R31及SREG等重要寄存器 内容，一般是将其压入堆栈 中断返回时，要恢复中断现场，即将其 弹出堆栈 上述几点，在汇编程序设计是要特别注 意

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带中断唤醒功能的4X4键盘－软件设计

7段LED显示初始化 void Seg7_Led_Init(void) { Seg7_Data_Ddr=0xff; Seg7_Data_Port=0x00; Seg7_Led_Buf[0]=16; Seg7_Led_Buf[1]=16; Seg7_Led_Buf[2]=16; Seg7_Led_Buf[3]=16; }
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中断相关的概念－中断响应条件

允许AVR响应中断

使能全局中断允许位I（SREG） 使能中断源对应中断控制位

中断源请求中断，即置位相应的中断标 志位

硬件置位、清零 软件置位、清零
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中断相关的概念－AVR中断响应过程

MCU响应中断时：


将当前PC指针指向地址（中断返回地址）由硬件自 动压入系统堆栈 硬件自动关闭全局中断，I位清零 硬件清对应中断标志位 执行中断服务程序（用户程序） 返回时执行RETI中断返回指令 硬件置位全局中断I 从堆栈弹出返回地址给PC指针
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中断相关的概念－中断信号


中断信号是指内部或外部中断源产生的 中断申请信号 分类如下： ◆脉冲的上跳沿或下降沿（上升沿触发 型或下降沿触发型） ◆高电平或低电平（电平触发型） ◆电平的变化（状态变化触发型）
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中断相关的概念－中断向量

中断源发出的请求信号被 CPU 检测到之后， 如果单片机的中断控制系统允许响应中断， CPU 会自动转移，执行一个固定的程序空间 地址中的指令。这个固定的地址称作中断入 口地 址，也叫做中断向量。
USART 数据寄存器空 USART， Tx 结束 ADC 转换结束 EEPROM 就绪 模拟比较器 两线串行接口 外部中断请求2 定时器/ 计数器0 比较 匹配 保存程序存储器内容就 绪
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中断相关的概念－中断响应



当有事件产生，进入中断之前我们必须先记住现在 看书的第几页了，或拿一个书签放在当前页的位 置，然后去处理不同的事情（因为处理完了，我们 还要回来继续看书） 电话铃响我们要到放电话的地方去，门铃响我们要 到门那边去，也说是不同的中断，我们要在不同的 地点处理，而这个地点通常还是固定的。 每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个 中断的程序
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键盘驱动

带中断唤醒功能的4X4键盘－软件设计 7段LED字型码 #pragma data:code const uint8 Seg7_Data[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F, 0x66, 0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F, 0x77,0x7C, 0x39,0x5E,0x79,0x71, 0x00}; //0-F “灭” #pragma data:data

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带中断唤醒功能的4X4键盘－软件设计
7段LED显示模块及显示缓冲 volatile uint8 Seg7_Led_Buf[4]; void Seg7_Led_Update(void) { Seg7_Data_Port=Seg7_Data[Seg7_Led_Buf[0]]; Seg7_Bit0_En(); Delay100us(10); Seg7_Bit0_Dis(); Seg7_Data_Port=Seg7_Data[Seg7_Led_Buf[1]]; Seg7_Bit1_En(); Delay100us(10); Seg7_Bit1_Dis(); Seg7_Data_Port=Seg7_Data[Seg7_Led_Buf[2]]; Seg7_Bit2_En(); Delay100us(10); Seg7_Bit2_Dis(); Seg7_Data_Port=Seg7_Data[Seg7_Led_Buf[3]]; Seg7_Bit3_En(); Delay100us(10); Seg7_Bit3_Dis(); }