什么是時(shí)鐘中斷時(shí)鐘中斷的舉例
在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中，設(shè)置一個(gè)好的時(shí)鐘中斷，將能使一個(gè)CPU發(fā)揮兩個(gè)CPU的功效，大大方便和簡(jiǎn)化程序的編制，提高系統(tǒng)的效率與可操作性。那么你對(duì)時(shí)鐘中斷了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是時(shí)鐘中斷的內(nèi)容，希望大家喜歡!
時(shí)鐘中斷的電路
一種時(shí)鐘中斷檢測(cè)電路，包括：對(duì)輸入時(shí)鐘以不同分度值進(jìn)行分頻并輸出多個(gè)分頻時(shí)鐘的分頻器電路;對(duì)輸入時(shí)鐘和多個(gè)分頻時(shí)鐘進(jìn)行“與”操作的“與”電路;將具有最大分度值的分頻時(shí)鐘反相的反相器;對(duì)輸入時(shí)鐘中其余分頻時(shí)鐘和反相器輸出進(jìn)行“與”操作的“與”電路;第一和第二開(kāi)關(guān)，具有被提供以各個(gè)“與”電路輸出的控制端，控制第一和第二電容器放電路徑的開(kāi)/關(guān);第一和第二波形形成緩沖器電路，被提供以第一和第二電容器的端電壓;根據(jù)延遲電路中使反相器輸出延遲預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度所得的選擇控制信號(hào)選擇第一和第二波形形成緩沖器電路的一個(gè)輸出的選擇電路。其通過(guò)單輸入時(shí)鐘系統(tǒng)使時(shí)鐘中斷能被檢測(cè)，集成更容易，并使時(shí)鐘中斷時(shí)間能精確地檢測(cè)。
時(shí)鐘中斷的舉例
定時(shí)器初值與中斷周期 時(shí)鐘中斷無(wú)需過(guò)于頻繁，一般取20mS(50Hz)即可。如需要百分之一秒的時(shí)基信號(hào)，可取10mS(100Hz)。這里取20mS，用定時(shí)器T0工作于16位定時(shí)器方式(方式1)。T0的工作方式為：每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期自動(dòng)加1，當(dāng)計(jì)滿(mǎn)0FFFFh，要溢出時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生中斷，并由硬件設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位供軟件查詢(xún)。即中斷時(shí)比啟動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)了N+1個(gè)機(jī)器周期。所以，我們只要在T0中預(yù)先存入一個(gè)比滿(mǎn)值0FFFFh小N的數(shù)，然后啟動(dòng)定時(shí)器，便會(huì)在N個(gè)機(jī)器周期后產(chǎn)生中斷。這個(gè)值便是所謂的“初值”。下面計(jì)算我們需要的初值：時(shí)鐘為6MHz，12個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機(jī)器周期，20mS中有10000個(gè)機(jī)器周期。(10000)10=(2710)16，則0FFFFh-2710h+1=0D8F0h。由于響應(yīng)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)及重裝初值還需要7~8個(gè)機(jī)器周期，把這個(gè)值再加上7，即T0應(yīng)裝入的初值是0D8F7h。每次中斷進(jìn)入后，先把A及PSW的值壓入堆棧，然后即把0D8F7h裝入T0。
設(shè)置一個(gè)單元，每次中斷加1 我們可以取內(nèi)部RAM中一個(gè)單元，取名為INCPI(Increase Per Interrupt)，在中斷中，裝完T0初值后，用INC INCPI指令將其加一。從這個(gè)單元中，無(wú)論中斷程序還是主程序，都可以從中獲得20mS的1~256之間任意整數(shù)倍的信號(hào)。例如：有一段向數(shù)碼管送顯的程序，需要每0.5秒執(zhí)行一次以便刷新顯示器，便可以設(shè)一單元(稱(chēng)為等待單元)W_DISP，用/MOV A,INCPI/ADD A,#25/MOV W_DISP,A/語(yǔ)句讓其比當(dāng)前的INCPI值大25，然后在每次中斷中檢查是否于INCPI值相等。若相等，說(shuō)明已過(guò)了25個(gè)中斷周期，便執(zhí)行送顯程序，并且讓W(xué)_DISP再加上25，等待下個(gè)0.5秒。我們可以設(shè)置多個(gè)等待單元，以便取出多個(gè)不同的時(shí)基信號(hào)。讓中斷程序在每次中斷時(shí)依次查詢(xún)各個(gè)等待單元是否與INCPI相等，若相等，則執(zhí)行相應(yīng)的處理，并重新設(shè)置該等待單元的值，否則跳過(guò)。例如：用0.5秒信號(hào)刷新或閃爍顯示器，用1秒信號(hào)產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘，或輸出一定頻率的方波，以一定間隔查詢(xún)輸入設(shè)備等。
在中斷中讀鍵 通常，我們?cè)谥鞒绦蛑凶x鍵盤(pán)，步驟為：掃描鍵盤(pán)，若有鍵按下，則延時(shí)幾十毫秒去抖動(dòng)，再次確認(rèn)此鍵確實(shí)按下，然后處理該鍵對(duì)應(yīng)的工作，完成后再次重上述步驟。但這有兩點(diǎn)不足：1.處理相應(yīng)工作時(shí)無(wú)法鎖存按鍵的輸入，即可能漏鍵。2.延時(shí)去抖時(shí)CPU無(wú)法做其它事情，效率不高。如果把讀鍵放入時(shí)鐘中斷中，則可避免上述不足。方法為：如果兩次相鄰的中斷中都讀到同一個(gè)鍵按下，則這個(gè)鍵是有效的(達(dá)到了去抖目的)，并將其鎖存到先入先出(隊(duì)列)的鍵盤(pán)緩沖區(qū)，等主程序來(lái)處理。這樣，主程序處理按鍵的同時(shí)，仍可響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入。緩沖區(qū)深度通常可設(shè)為8級(jí)，若鎖存的鍵數(shù)多于8個(gè)，則忽略新的按鍵，并報(bào)警提示用戶(hù)新的按鍵將無(wú)效。若鍵盤(pán)緩沖隊(duì)列停滯的時(shí)間大大長(zhǎng)于主程序處理按鍵所需要的最大時(shí)間，說(shuō)明主程序已出錯(cuò)或跑飛，可以在中斷用指令將系統(tǒng)復(fù)位，起到了看門(mén)狗的目的。
主程序中的延時(shí) 由于有常開(kāi)的時(shí)鐘中斷，所以當(dāng)主程序中有需要時(shí)間較短、精度較高的延時(shí)時(shí)，應(yīng)暫時(shí)把時(shí)鐘中斷關(guān)閉。而程序中需要時(shí)間較長(zhǎng)、精度不高的延時(shí)時(shí)，便可仿照下需的寫(xiě)法，避免多層嵌套的循環(huán)延時(shí)。
例：在P1.1輸出1秒的高電平脈沖
MOV A,INCPI
INC A
CJNE A,INCPI$ ;等待一次中斷處理完成
SETB P1.1 ;設(shè)P1.1為H，脈沖開(kāi)始
ADD A,#50 ;50個(gè)20mS為1秒
CJNE A,INCPI,$ ;等中斷將INCPI加一50次
CLR P1.1 ;設(shè)P1.1為L(zhǎng)，脈沖結(jié)束
下面用MCS-51為例：
MCS-51的中斷響應(yīng)過(guò)程：
1、中斷響應(yīng)的條件：講到這兒，我們依然對(duì)于計(jì)算機(jī)響應(yīng)中斷感到神奇，我們?nèi)丝梢皂憫?yīng)外界的事件，是因?yàn)槲覀冇卸喾N“傳感器“――眼、耳可以接受不同的信息，計(jì)算機(jī)是如何做到這點(diǎn)的呢?其實(shí)說(shuō)穿了，一點(diǎn)都不希奇，MCS51工作時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期中都會(huì)去查詢(xún)一下各個(gè)中斷標(biāo)記，看他們是否是“1“，如果是1，就說(shuō)明有中斷請(qǐng)求了，所以所謂中斷，其實(shí)也是查詢(xún)，不過(guò)是每個(gè)周期都查一下而已。這要換成人來(lái)說(shuō)，就相當(dāng)于你在看書(shū)的時(shí)候，每一秒鐘都會(huì)抬起頭來(lái)看一看，查問(wèn)一下，是不是有人按門(mén)鈴，是否有電話(huà)。。。。很蠢，不是嗎?可計(jì)算機(jī)本來(lái)就是這樣，它根本沒(méi)人聰明。
了解了上述中斷的過(guò)程，就不難解中斷響應(yīng)的條件了。在下列三種情況之一時(shí)，CPU將封鎖對(duì)中斷的響應(yīng)：
CPU正在處理一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。 現(xiàn)行的機(jī)器周期不是當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后一個(gè)周期。我們知道，單片機(jī)有單周期、雙周期、三周期指令，當(dāng)前執(zhí)行指令是單字節(jié)沒(méi)有關(guān)系，如果是雙字節(jié)或四字節(jié)的，就要等整條指令都執(zhí)行完了，才能響應(yīng)中斷(因?yàn)橹袛嗖樵?xún)是在每個(gè)機(jī)器周期都可能查到的)。
當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回批令(RETI)或訪問(wèn)IP、IE寄存器的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才應(yīng)中斷。這些都是與中斷有關(guān)的，如果正訪問(wèn)IP、IE則可能會(huì)開(kāi)、關(guān)中斷或改變中斷的優(yōu)先級(jí)，而中斷返回指令則說(shuō)明本次中斷還沒(méi)有處理完，所以都要等本指令處理結(jié)束，再執(zhí)行一條指令才可以響應(yīng)中斷。
2、中斷響應(yīng)過(guò)程
CPU響應(yīng)中斷時(shí)，首先把當(dāng)前指令的下一條指令(就是中斷返回后將要執(zhí)行的指令)的地址送入堆棧，然后根據(jù)中斷標(biāo)記，將相應(yīng)的中斷入口地址送入PC，PC是程序指針，CPU取指令就根據(jù)PC中的值，PC中是什么值，就會(huì)到什么地方去取指令，所以程序就會(huì)轉(zhuǎn)到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。這些工作都是由硬件來(lái)完成的，不必我們?nèi)タ紤]。這里還有個(gè)問(wèn)題，大家是否注意到，每個(gè)中斷向量地址只間隔了8個(gè)單元，如0003-000B，在如此少的空間中如何完成中斷程序呢?很簡(jiǎn)單，你在中斷處安排一個(gè)LJMP指令，不就可以把中斷程序跳轉(zhuǎn)到任何地方了嗎?
一個(gè)完整的主程序看起來(lái)應(yīng)該是這樣的：
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0003H
LJMP INT0 ;轉(zhuǎn)外中斷0
ORG 000BH
RETI ;沒(méi)有用定時(shí)器0中斷，在此放一條RETI，萬(wàn)一 “不小心“產(chǎn)生了中斷，也不會(huì)有太大的后果。
中斷程序完成后，一定要執(zhí)行一條RETI指令，執(zhí)行這條指令后，CPU將會(huì)把堆棧中保存著的地址取出，送回PC，那么程序就會(huì)從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。注意：CPU所做的保護(hù)工作是很有限的，只保護(hù)了一個(gè)地址，而其它的所有東西都不保護(hù)，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中斷程序中又要用它們，還要保證回到主程序后這里面的數(shù)據(jù)還是沒(méi)執(zhí)行中斷以前的數(shù)據(jù)，就得自己保護(hù)起來(lái)。
時(shí)鐘中斷的評(píng)價(jià)
要靈活地應(yīng)用時(shí)鐘中斷，將任務(wù)合理分配給中斷和主程序，并且二者要分工明確，接口簡(jiǎn)單。這其中的技巧還需要大家在實(shí)踐中多多摸索與體會(huì)。另外要注意：應(yīng)盡量縮短中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間，更不要長(zhǎng)于20mS。
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