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C51单片机(8051单片机)interrupt和using的使用

来源: 电子发烧友
2018-12-06
类别:技术信息
eye 29
文章创建人 拍明芯城

原标题:C51单片机interrupt和using的使用

  

  8051 系列 MCU 的基本结构包括:32 个 I/O 口(4 组8 bit 端口);两个16 位定时计数器;全双工串行通信;6 个中断源(2 个外部中断、2 个定时/计数器中断、1 个串口输入/输出中断),两级中断优先级;128 字节内置RAM;独立的 64K 字节可寻址数据和代码区。中断发生后,MCU 转到 5 个中断入口处之一,然后执行相应的中断服务

  image.png

  处理程序。中断程序的入口地址被编译器放在中断向量中,中断向量位于程序代码段的最低地址处,注意这里的串口输入/输出中断共用一个中断向量。8051的中断向量表如下:

  中断源 中断向量

  上电复位 0000H

  外部中断0 0003H

  定时器0 溢出 000BH

  外部中断1 0013H

  定时器1 溢出 001BH

  串行口中断 0023H

  定时器2 溢出 002BH

  interrupt 和 using 都是 C51 的关键字。C51 中断过程通过使用 interrupt 关键字和中断号(0 到 31)来实现。中断号指明编译器中断程序的入口地址中断序号对应着 8051中断使能寄存器IE 中的使能位,对应关系如下:

  IE寄存器 C51中的 8051的

  的使能位 中断号 中断源

  --------------------------------

  IE.0 0 外部中断0

  IE.1 1 定时器0 溢出

  IE.2 2 外部中断1

  IE.3 3 定时器1 溢出

  IE.4 4 串口中断

  IE.5 5 定时器2 溢出

  有了这一声明,编译器不需理会寄存器组参数的使用和对累加器A、状态寄存器、寄存器B、数据指针和默认的寄存器的保护。只要在中断程序中用到,编译器会把 它们压栈,在中断程序结束时将他们出栈。C51 支持所有 5 个 8051 标准中断从 0 到 4 和在 8051 系列(增强型)中多达 27 个中断源。

  using 关键字用来指定中断服务程序使用的寄存器组。用法是:using 后跟一个0 到3 的数,对应着 4 组工作寄存器。一旦指定工作寄存器组,默认的工作寄存器组就不会被压栈,这将节省 32 个处理周期,因为入栈和出栈都需要 2 个处理周期。这一做法的缺点是所有调用中断的过程都必须使用指定的同一个寄存器组,否则参数传递会发生错误。因此对于using,在使用中需灵活取舍。

  关于using:

  您在文中说明“这一做法的缺点是所有调用中断的过程都必须使用指定的同一个寄存器组”是不是这个意思?

  举个例子来说:

  定义一个函数

  void func(unsigned char i) {

  。..

  if(++i==0x12) {

  。..

  }

  。..

  }

  有如下一个中断函数

  void int_0(void) interrupt 0 using 1 {

  。..。

  }

  在默认状态下,func使用寄存器组0(BANK0),那么当int_0调用func时是否存在当传递参数时会造成参数传递错误?

  谢谢!

  如果在中断服务函数 ISR 中使用寄存器,那么必须处理好 using 的使用问题:

  1、中断服务函数使用 using 指定与主函数不同的寄存器组(主函数一般使用 Register bank 0)。

  2、中断优先级相同的ISR 可用 using 指定相同的寄存器组,但优先级不同的 ISR 必须使用不同的寄存器组,在 ISR 中被调用的函数也要使用 using 指定与中断函数相同的寄存器组。

  3、如果不用 using 指定,在 ISR 的入口,C51 默认选择寄存器组0,这相当于中断服务程序的入口首先执行指令:

  MOV PSW #0

  这点保证了,没使用 using 指定的高优先级中断。可以中断使用不同的寄存器组的低优先级中断。

  4、使用 using 关键字给中断指定寄存器组,这样直接切换寄存器组而不必进行大量的 PUSH 和 POP 操作,可以节省RAM空间,加速 MCU 执行时间。寄存器组的切换,总的来说比较容易出错,要对内存的使用情况有比较清晰的认识,其正确性要由你自己来保证。特别在程序中有直接地址访问的时候, 一定要小心谨慎!至于“什么时候要用到寄存器组切换”,一种情况是:当你试图让两个(或以上)作业同时运行,而且它们的现场需要一些隔离的时候,就会用上 了。在 ISR 或使用实时操作系统RTOS 中,寄存器非常有用。

  寄存器组使用的原则:

  1、8051 的最低32 个字节分成 4 组 8 寄存器。分别为寄存器R0 到R7。寄存器组由PSW 的低两位选择。在 ISR 中,MCU 可以切换到一个不同的寄存器组。对寄存器组的访问不可位寻址,C51 编译器规定使用 using 或 禁止中断的函数(#pragma disable)均不能返回 bit 类型的值。

  2、主程序(main函数)使用一组,如 bank 0;低中断优先级的所有中断均使用第二组,如 bank 1;高中断优先级的所有中断均使用再另外一组,如 bank 2。显然,同级别的中断使用同一组寄存器不会有问题,因为不会发生中断嵌套;而高优先级的中断则要使用与低优先级中断不同的一组,因为有可能出现在低优先 级中断中发生高优先级中断的情况。编译器会自动判断何时可使用绝对寄存器存取。

  3、在 ISR 中调用其它函数,必须和中断使用相同的寄存器组。当没用 NOAREGS 命令做明确的声明,编译器将使用绝对寄存器寻址方式访问函数选定(即用 using 或 REGISTERBANK 指定)的寄存器组,当函数假定的和实际所选的寄存器组不同时,将产生不可预知的结果,从而可能出现参数传递错误,返回值可能会在错误的寄存器组中。

  举一例子:当需要在中断内和中断外调用同一个函数,假定按照程序的流程控制,不会出现函数的递归调用现象,这样的调用会不会出现问题?若确定不会发生重入情况,则有以下两种情况:

  1、如果 ISR 和主程序使用同一寄存器组(主程序缺省使用BANK 0,若 ISR 没有使用 using 为其指定寄存器区,则缺省也使用 BANK 0),则不需其他设置。

  2、如果 ISR 和主程序使用不同的寄存器组(主程序缺省使用BANK 0,ISR 使用 using 指定了其他 BANK),则被调用函数必须放在:

  #pragma NOAREGS

  #pragma AREGS

  控制参数对中,指定编译器不要对该函数使用绝对寄存器寻址方式;或者也可在 Options-》C51,选中“Don‘t use absolute register accesses”,使所有代码均不使用绝对寄存器寻址方式(这样,执行效率将稍有降低)。不论以上的哪一种情况,编译器均会给出重入警告,需手工更改 OVERLAY 参数,做重入说明。

  3、还有一种办法:如果被调用函数的代码不是很长,还是将该函数复制一份,用不同的函数名代替,这种情况适合ROM有足够多余的空间。

  因此,对using关键字的使用,如果没把握,宁可不用,交给编译系统自己去处理好了。

  interrupt xx using y

  跟在interrupt 后面的xx 值得是中断号,就是说这个函数对应第几个中断端口,一般在51中

  0 外部中断0

  1 定时器0

  2 外部中断1

  3 定时器1

  4 串行中断

  其它的根举相应得单片机有自己的含义,实际上c载编译的时候就是把你这个函数的入口地址方到这个对应中断的跳转地址

  using y 这个y是说这个中断函数使用的那个寄存器组就是51里面一般有4个 r0 -- r7寄存器,如果你的终端函数和别的程序用的不是同一个寄存器组则进入中断的时候就不会将寄存器组压入堆栈返回时也不会弹出来节省代码和时间

  本文引用地址: http://www.21ic.com/app/mcu/201812/784327.htm

  一般只有using 0,1,2,3

  单 片机中断响应可以分为以下几个步骤:1、停止主程序运行。当前指令执行完后立即终止现行程序的运行。2、保护断点。把程序计数器PC 的当前值压入堆栈,保存终止的地址(即断点地址),以便从中断服务程序返回时能继续执行该程序,3、寻找中断入口。根据5 个不同的中断源所产生的中断,查找5 个不同的入口地址。4、执行中断处理程序。这就不讲了;5、中断返回。执行完中断处理程序后,就从中断处返回到主程序,继续往下执行。

  以上工作是由计算机自动完成的,与编程者无关,在这5 个入口地址处存放有中断处理的程序(这是程序编写时放在那儿的,如果没把中断处理程序放在那儿可就错了,因为中断程序无法被执行到)。有点复杂是吗?没关系,继续往下看。

  五 个中断源的自然优先级由高到低的排列顺序为外中断0→定时器0→外中断1→定时器1→串口中断。如果我们不对其进行设置,单片机就按照此顺序不断的循环检 查各个中断标志(就像我们生活中按照习惯处理事物一样),但有时我们需要人工设置高、低优先级,也就是说由编程者来设定哪些中断是高优先级、哪些中断是低 优先级(当然由于只有两级,所以必然只有一些中断处于优先级别,而其他的中断则处于同一级别,处于同一级别的中断顺序就由自然优先级来确定,这一点请大家 务必搞清楚了)。

  既然可以设定人工优先级,那么它又是如何来设置的呢?其实很简单,我们只要把IP 寄存器的对应位置“1”就可以了,看下面的表:

  × × × PS PT1 PX1 PT0 PX0

  串口 T1 INT1 T0 INT0

  开机时,每个中断都处于低优先级,我们可以用指令来对优先级进行设置。例如:现在有如下要求,将T0、INT1 设为高优先级,其它为低优先级,求IP 的值。

  IP 的首3 位没用,可任意取值,设为000,后面根据要求写:00000110,即IP=06H,看下面的表。

  × × × PS PT1 PX1 PT0 PX0

  0 0 0 0 0 1 1 0

  【8051单片机

  8051单片机是PC 机的CPU 是基于冯诺伊曼的体系结构。

  基本结构

  51 单片机最初是由Intel 公司开发设计的,但后来Intel 公司把51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商,譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上出现了各式各样的但均以51 为内核的单片机,倒是Intel 公司自己的单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容51 指令、并在51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与51 一致的。

  结构框架

  PC 机的CPU 是基于冯诺伊曼的体系结构,然而MCU(单片机)、Dsp(数字信号处理器)都是基于哈佛结构的体系结构。哈佛结构与冯诺伊曼结构有很大的不同,在冯诺伊曼体系结构下只有一个地址空间,ROM 和RAM 可以随意安排在这一地址范围内的不同空间,即ROM 和RAM 地址统一分配。CPU 访问存储器时,一个地址对应唯一的存储单元,可能是ROM,也可能是RAM。而哈佛结构下ROM 和RAM 是分开编址,即程序和数据分开保存,访问时用不同的指令加以区分,并可同时访问,在这样的体系结构下有利于提高指令的执行速度。在后面的章节我们将详细介绍单片机的存储器配置。

  (1) 一个8 位的微处理器(CPU)。

  (2) 片内数据存储器RAM(128B/256B),用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等,SST89 系列单片机最多提供1K 的RAM。

  (3) 片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM,如8031,8032,80C31 等。目前单片机的发展趋势是将RAM 和ROM 都集成在单片机里面,这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的89 系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器,可供用户根据需要选用,读者可查看书的后面部分。

  (4) 四个8 位并行I/O 接口P0~P3,每个口既可以用作输入,也可以用作输出。

  (5) 两个定时器/计数器,每个定时器/计数器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数,也可以设置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信,目前的52 系列单片机都会提供3 个16 位定时器/计数器。

  (6) 五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5 个中断源,例如SST89E58RD 就有9 个中断源。

  (7) 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O 口,用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。

  (8) 片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz,因而大大的提高了指令的执行速度。

  以上各个部分通过内部数据总线相互连接。

  8051 单片机内部结构如图2-2 所示。一个完整的计算机应该由运算器、控制器、存储器(ROM 及RAM)、数据总线和I/O 接口组成。一般微处理器(如8086)就只包括运算器和控制器两部分。和一般微处理器相比,8051 增加了四个8 位I/O 口、一个串行口、4KB ROM、128BRAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器(SFR),所以单片机具有比微处理器更强大的控制功能,单片机是专为进行控制设计的,而常见的微处理器是用于运算功能的,下图各部分的功能描述。





责任编辑:David

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