引言
其实人的一生和单片机的运行很类似。就拿人的一生来说:有些事只需要做一次,比如得了水痘以后,体内产生免疫,以后就不会再生这个病了。有些事需要反复做,比如反复读书,反复工作,反复与困苦打交道,反复地与人相处。而有其他一些事,只有当它突然发生时我们才会去处理的,比如中彩票,钱包丢了......
这个运行机制早被Arduino借鉴了。
/*******Arduino代码框架********/
void setup() { //只执行一次的代码 } void loop() { //反复执行的代码 } //------------经过Arduino编译器转译后的实质代码(有删改)-----------------------
#include <Arduino.h> int main(void)
{ init(); //最先调用init,初始化arduino 的硬件 setup(); //只执行一次的代码 for (;;) //反复执行的代码
{
loop(); } return ;
}
回想一下写C51代码的模式,其实也是一样的。不过上述代码中,还有一种机制没体现出来:突然发生的事情。这就是下面要剖析的中断机制。
关于中断
无论是Arduino 还是 C51,还有其他硬件平台,都有中断机制。
中断是单片机处理突发性事件的一种机制。只执行一次的代码可以放在大循环外,循环执行的放在大循环内,突发性事件的代码,则通过中断方式处理。我们的PC机,鼠标的点击,键盘的按下,都是以中断的方式处理的。
若程序正常运行的某一时刻,中断发生了,当前执行流程就会暂停,CPU会转去处理中断服务程序(执行中断函数),当中断服务程序执行完后,再返回来接着执行原来的指令。
这个过程就是中断响应和中断返回。
中断源
中断源 | 引发原因 | 默认优先级 | 中断序号(C语言) |
入口地址(汇编用)
中断标号*8 +3得到
|
INT0 | 引脚输入低电平或者下降沿引发。此时标志位IE0=1 | 最高 | 0 | 0003 |
T0 | T0对应的TF0溢出时发生。此时标志位TF0 = 1 | 1 | 000B | |
INT1 | 引脚输入低电平或者下降沿引发。此时标志位IE1=1 | 2 | 0013 | |
T1 | T1对应的TF1溢出时发生。此时标志位TF1 = 1 | 3 | 001B | |
串口中断 | 串口完成一帧字符的接受/发送引发。 | 4 | 0023 | |
T2(如果有的话) | T2对应的TF2溢出时发生。标志位TF2 = 1 | 最低 | 5 | 002B |
若配置好了相应的中断,当中断发生时,单片机就会自动去调用中断函数,来处理中断。
在执行中断函数前,除了串行口中断的标志位需要用代码指令软件归零外,其他的中断标志位都是硬件自动归零。
中断函数
//无返回值,无参数,不用声明 //注意:不要让中断事件处理太复杂耗时的任务。中断函数应该速战速决。
//格式如下:
void functionName() interrupt 中断序号
{ //..... } //如下是计数器/定时器0中断函数
void interrupt_Timer0() interrupt 1
{
//这里写 计数器/定时器0发生中断时的处理代码
}
中断使能寄存器 IE(interrupt enable)
想要中断发生时,CPU能处理中断函数,就必须使能相应的中断,通过IE配置即可。
中断优先级寄存器 IP (interrupt priority)
被设置为1的中断,将提升位高级优先级,否则归纳为低级优先级。
同时发生的中断:
同优先级时,按照默认优先顺序执行
不同优先级时,高优先级 先 于 低优先级执行
验证:
#include<reg51.h>
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar; /**************函数声明******************/
void delay(uint t);
void enableALL(void);
void init_interrupt(void);
bit isKeyPressed() ; /********************************/ /***********特殊功能位********************/
sbit redLED_TO = P0^;
sbit blueLED_T1 = P0^;
sbit key = P1^;
/*********************************/ void main()
{
init_interrupt();
key = ;
redLED_TO = ;
blueLED_T1 = ; //PT1 = 1;
//取消这里的注释,来验证:同时发生的中断,不同优先级时,高优先级 先 于 低优先级执行 while()
{
if(isKeyPressed())
{
enableALL();
TR0 = ;
TR1 = ;
} } } void init_interrupt(void)
{
EA = ; //关闭总中断使能,默认就是0
ET0 = ; //使能定时器0 中断
ET1 = ; //使能定时器1 中断 TMOD = ; //T0 T1 都是16位存储计数器模式 //T0
TH0 = ; //都设置为255,以便程序运行后马上就能引发中断
TL0 = ;
TR0 = ; //开启定时器,让定时器跑起来,引发中断 //T1
TH1 = ;
TL1 = ;
TR1 = ; } void enableALL(void)
{
//使能中断总开关
EA =;
} //定时器0 的中断函数
void interrupt_Timer0() interrupt
{
redLED_TO = ; //点亮红色LED
delay();
}
//定时器1 的中断函数
void interrupt_Timer1() interrupt
{
blueLED_T1 = ; //点亮蓝色色LED
delay();
} //按键检测函数,按下返回1,否则返回0
bit isKeyPressed()
{
bit pressed = ;
if(key==)
{
delay();
if(key == )
{
pressed = ;
while(key==);
}
} return pressed;
} void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>;--i)
for(j=;j>;--j)
;
} /**************************************
实验效果:当程序跑起来后,2个LED都是熄灭的。
按下按键后,红色LED先亮,1s后蓝色LED亮。 取消 PT1 = 1; 这行注释。
按下按键后,蓝色LED先亮,1s后红色LED亮。
***************************************/
先后发生的中断:
高优先级中断打断正在执行的低优先级程序,执行高优先级中断函数,形成中断嵌套。
低优先级中断 不会打断 正在执行的高优先级程序。
同级优先级中断不会相互打断(书上如是说,但是我实验结果却不是这样,同级看默认优先级,高优先级的还是会打断低优先级的,求解释 --!)。
连线图同上。
/***高优先级中断打断正在执行的低优先级程序***/
#include<reg51.h>
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar; /**************函数声明******************/
void delay(uint t);
void enableALL(void);
void init_interrupt(void);
bit isKeyPressed() ; /********************************/ /***********特殊功能位********************/
sbit redLED_TO = P0^;
sbit blueLED_T1 = P0^;
sbit key = P1^;
/*********************************/ void main()
{
init_interrupt();
key = ;
redLED_TO = ;
blueLED_T1 = ; PT0 = ; while()
{
if(isKeyPressed())
{
enableALL();
TR0 = ;
TR1 = ;
}
} } void init_interrupt(void)
{
EA = ; //关闭总中断使能,默认就是0
ET0 = ; //使能定时器0 中断
ET1 = ; //使能定时器1 中断 TMOD = ; //T0 T1 都是16位存储计数器模式 //T0
TH0 = ; //T0比T1慢溢出
TL0 = ;
TR0 = ; //开启定时器,让定时器跑起来,引发中断 //T1
TH1 = ; //T1先于T0溢出
TL1 = ;
TR1 = ; } void enableALL(void)
{
//使能中断总开关
EA =;
} //定时器0 的中断函数
void interrupt_Timer0() interrupt
{ redLED_TO = ; //点亮红色LED
delay();
}
//定时器1 的中断函数
void interrupt_Timer1() interrupt
{
delay();
blueLED_T1 = ; //点亮蓝色色LED } //按键检测函数,按下返回1,否则返回0
bit isKeyPressed()
{
bit pressed = ;
if(key==)
{
delay();
if(key == )
{
pressed = ;
while(key==);
}
} return pressed;
} void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>;--i)
for(j=;j>;--j)
;
} /**************************************
实验效果:当程序跑起来后,2个LED都是熄灭的。
按下按键后,红色LED先亮, 后蓝色LED亮。 由于T1的初始值大,会先发生中断,进入中断处理函数后,延时10s,在延时期间,T1对应的蓝色LED
来不及点亮,后来的T0 发生中断,由于T0设置了高优先级,打断了T1的中断,进入T0的中断,红色LED点亮。
然后回到T1的中断,最终点亮蓝色LED。 ***************************************/
使用中断的一个例子:数码管显示跑秒
#include<reg51.h>
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar; /**************函数声明******************/
void delay(uint t);
void showDigit(uint num);
void destroy_Timer0(void);
void init_Timer0(void);
/********************************/ uchar code TABLE[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; #define DUAN_XUAN P0
sbit Add0 = P2^;
sbit Add1 = P2^ ;
sbit Add2 = P2^ ; uchar T0_interruptCount = ;
uint times = ; void main()
{ init_Timer0();
while()
{
showDigit(times); } } void showDigit(uint num)
{
uchar c = ;
do{ switch(c)
{
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
case : Add2= ; Add1 = ; Add0= ; break;
default :break;
} DUAN_XUAN = TABLE[num%] ;
delay();
DUAN_XUAN = ;
++c; }while(num/=); } void init_Timer0(void)
{
TMOD = ;
TL0 = ;
TH0 = ;
EA = ;
ET0 =; TR0 =; } void interrupt_Timer0() interrupt
{
TL0 = ;
TH0 = ;
++T0_interruptCount ;
if(T0_interruptCount == )
{
++times;
T0_interruptCount = ;
}
} void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>;--i)
for(j=;j>;--j)
;
}
计数器中断的运用
以后补。
INTx外部中断的运用
以后用到再补。