第六章 输入输出和中断

第六章输入/输出和中断6．1输入/输出6．2CPU与外设数据传送方式6.3MCS-51中断系统6.4中断应用举例6．1输入/输出直接传送方式查询方式一、直接传送方式(无条件)也称无条件传送方式，例：驱动指示灯、继电器、启动电机等6．2CPU与外设数据传送方式二、查询方式送数据或发命令前先检查设备状态1）输出：P1(8位),接打印机数据口2）输入：P3.1(1位),接打印机的“忙”信号低电平表示状态“忙”SETBP3.1Busy:JNBP3.1,Busy…MOVP1,ADJNZRn,Busy例：打印机的“忙”状态有什么办法可以提高CPU效率?初始化Busy?输出数据结束?三、中断传送方式查寻方式中断方式CPU不主动查询外设，只执行自己的程序，当外设准备好需要传送数据时，主动提出申请，(突发的)，若CPU准于请求，(响应)，放下正在执行的程序，去传送外设的数据。见下页图有直接、查询、中断、DMA等传送方式。查询中断仿真中断有硬件中断和软件中断，仅讨论硬件中断。中断的特点：外设主动提出申请，突发性，软硬件共同完成。中断的好处：1、CPU分时操作（与多个外设并行工作，多任务）温度压力断电CPU处理2、实现实时处理外设外设外设CPU3、故障处理和调试程序机器如何实现中断？中断是软硬件共同组成的系统。1、中断请求外设向CPU发出的“中断申请信号”称“中断请求”。请求CPU外设2、中断源引起中断的原因，或能发出中断申请的源，称为“中断源”。通常中断源有：（1）一般的输入输出设备，如键盘，打印机等。（2）数据通道，如磁盘，磁带等。（3）定时器。（4）故障源，如电源掉电。（5）为调试程序而设的中断，如单步、断点设置等。键盘打印机磁盘掉电定时器5、中断系统的功能（1）响应中断及返回4、中断及响应的过程中断源提出申请→CPU决定是否响应→若响应转去中断处理→完成后返回原中断处。中断请求中断请求RETIRETI主程序（2）能实现优先权排队（3）能实现中断嵌套6、CPU响应中断的条件（1）有中断请求7、中断响应及中断期间应做的工作（1）关中断（硬件自动实现）（2）保留断点（硬件自动实现）（3）保护现场（软件完成）（4）给出中断，入口转入相应的中断服务程序（硬件自动完成）（5）恢复现场（6）开中断与返回（由RETI指令实现）（2）中断请求没有被屏蔽（3）中断是开放的或者是允许的（4）在现行指令结束后才响应中断6.3MCS-51中断系统MCS-51允许5个中断请求源，提供二个中断优先级，可实现二级中断服务程序嵌套。与中断系统相关的特殊功能寄存器有：中断源寄存器：TCON（88H），SCON（98H）中断允许控制寄存器IE（A8H）中断优先级控制寄存器IP（B8H）外部中断0定时器0外部中断1定时器1串行口中断中断允许总允许优先级一、中断请求源1、TCON（TimerControl）定时器/计数器的控制寄存器，锁存外部中断请求标志。(1)IT0、IT1(interrupttriggermode)外部中断请求触发方式①ITi=0为低电平触发方式；（2）IE0、IE1(externalinterruptflag)外部中断标志，当有外部中断请求时，置“1”该位①当ITi=0时，若INTi=0，则置“1”IEi，否则清“0”IEi；②当ITi=1时，若INTi=↓,置“1”IEi；③IEi=1表示外部正在向CPU申请中断，CPU响应中断后自动清IEiITi=00ITi=1INT0INT1②ITi=1为边沿触发方式；③ITi可由软件置“1”或清“0”。(3)TF0、TF1（Timeroverflowinterruptflag)定时器溢出中断标志当定时器/计数器最高位进位时，置“1”TFi表示正在向CPU申请中断，CPU响应中断后，自动清“0”TFi。二、中断控制1、IE（InterruptEnable）中断允许寄存器：控制中断是开放还是屏蔽的。（1）EA(EnableAll)总中断允许标志（2）ES(EnableSeries)串行口允许标志（3）ET0、ET1(EnableTimer)定时器/计数器溢出中断标志（4）EX0、EX1(EnableeXternal)外部中断允许标志上述中：“1”表示允许中断，“0”表示屏蔽中断。2、IP（Interruptpriority）中断优先权控制寄存器（B8H）（1）PS：串行口中断优先级控制位（2）PT0、PT1：定时器/计数器中断优先级控制位（3）PX0、PX1：外部中断优先级控制位上述中：“1”表示高优先级，“0”表示低优先级。三、中断响应过程每个周期S6→对中断源进行采样→在下一个周期按优先级顺序依次查询→如果某个中断标志在上一个周期S6已被置“1”→CPU执行硬件LCALL转向相应中断的特定单元，进入中断服务程序，但是如果遇上下列条件之一，硬件将受阻:（1）正在执行同级或高级中断服务程序。（2）当前的查询周期不是执行指令的最后一个机器周期。（3）正在执行RETI或任何仿问IE或IP的指令。CPU响应中断时先置“1”相应的优先级触发器，然后执行硬件LCALL（压栈与转移），同时清“0”中断请求标志（TI、RI除外）。中断服务程序入口：IE00003H~000AHIT0000BH~0012HIE10013H~001AHIT1001BH~0022HIS0023H~002AH在中断服务程序的最后，须放一条指令RETI，该指令清“0”响应时所置的优先级触发器（RET没有此操作），然后返回。举例：RETI与RET的异同点？①相同：匀执行恢复断点操作，即从堆栈中弹出断点给PC。②不同：RETI将清“0”响应时所置的优先级触发器，RET没有该功能。中断与子程序调用的区别？当P3.2为高电平时，P2.0输出的1赫兹的方波，表示正常交通时序；当P3.2为低电平时，P2.0输出占空比为75%的2赫兹矩形波，表示紧急交通时序。P3.2为单片机的中断信号INT0，利用中断方式，实现上述交通时序。用C程序编写中断程序函数，以及初始化和主程序查询方式P3^2=1;while(1){P2^0=0;if(P3^2)delay_ms(500);elsedelay_ms(125);P2^0=1;delay_ms(375+125*P3^2);}中断方式主程序#includereg52.hunsignedcharstate_normal;main(){IT0=0;//低电平触发PX0=1;//高优先级EA=1;//开总中断EX0=1;//开INT0中断state_normal=1;while(1){P2^0=0;delay_ms(125+375*state_normal);P2^0=1;delay_ms(375+125*state_normal);}}中断服务程序函数voidstate_change()interrupt0{state_normal^=0x01;}ORG0100HINTP：JBF0,FSCLRP1.0；F0=0,关水CPLF0RETIFS:SETBP1.0；F0=1,放水CPLF0RETIORG0003HLJMPINTPORG0040HCLRP1.0CLRIT0；低电平触发SETBPX0；高优先级SETBEA；开总中断SETBEX0；开INT0中断主程序简单I/O实验（实验四）（交通灯控制）系统晶振是11.0592MHzORG0000HLJMPSTARTORG0040HSTART:MOVSP,#60HLCALLSTATUS0;初始状态(都是红灯)CIRCLE:LCALLSTATUS1;南北绿灯,东西红灯LCALLSTATUS2;南北绿灯闪转黄灯,东LCALLSTATUS3;南北红灯,东西绿灯LCALLSTATUS4;南北红灯,东西绿灯LJMPCIRCLESTATUS0:;南北红灯,东西红灯MOVDPTR,#8300HMOVA,#0FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETSTATUS1:;南北绿灯,东西红灯MOVDPTR,#08300HMOVA,#96H;南北绿灯,东西红灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRETSTATUS2:;南北绿灯闪转黄灯,MOVDPTR,#8300HMOVR3,#03H;绿灯闪3次FLASH:MOVA,#9FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#96HMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOVA,#06H;南北黄灯,东西红灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETSTATUS3:;南北红灯,东西绿灯MOVDPTR,#8300HMOVA,#69HMOVX@DPTR,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRETSTATUS4:;南北红灯,东西绿灯MOVDPTR,#8300HMOVR3,#03H;绿灯闪3次FLASH1:MOVA,#6FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#69HMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASH1MOVA,#09H;南北红灯,东西黄灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYNOPRETDELAY:;延时子程序PUSH2PUSH1PUSH0DELAY1:MOV1,#00HDELAY2:MOV0,#0B2HDJNZ0,$DJNZ1,DELAY2;延时100mSDJNZ2,DELAY1POP0POP1POP2RETEND举例：外部中断实验（实验五）（急救车与交通灯）系统晶振是11.0592MHzORG0000HLJMPSTARTORG0003H;INT0中断入口地址LJMPINT0ORG0040HSTART:MOVSP,#60HSETBEX0;INT0中断有效SETBIT0SETBEALCALLSTATUS0;初始状态(都是红灯)CIRCLE:LCALLSTATUS1;南北绿灯,东西红灯LCALLSTATUS2;南北绿灯闪转黄灯,东LCALLSTATUS3;南北红灯,东西绿灯LCALLSTATUS4;南北红灯,东西绿灯闪LJMPCIRCLEINT0:PUSHPSW;保护现场PUSH2PUSHACCMOVDPTR,#8300HMOVA,#0FH;南北,东西都亮红灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#100;延时10秒LCALLDELAYPOPACC;恢复现场MOVX@DPTR,APOP2POPPSWRETISTATUS0:;南北红灯,东西红灯MOVDPTR,#8300HMOVA,#0FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETSTATUS1:;南北绿灯,东西红灯MOVDPTR,#8300HMOVA,#96H;南北绿灯,东西红灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRETSTATUS2:;南北绿灯闪转黄灯,东MOVDPTR,#8300HMOVR3,#03H;绿灯闪3次FLASH:MOVA,#9FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#96HMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOVA,#06H;南北黄灯,东西红灯MOVX@DPTR,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETSTATUS3:;南北红灯,东西绿灯MOVDPTR,#8300HMOVA,#69HMOVX@DPTR,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRETSTATUS4:;南北红灯,东西绿灯MOVDPTR,#8300HMOVR3,#03H;绿灯闪3次FLASH1:MOVA,#6FHMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#69HMOVX@DPTR,AMOVR2,#03HLCALLDE