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 0;
}
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
引起中断的根源,叫中断源。 当有中断发生时,会向单片机申请中断处理。标准C51中有5个中断源,也就是有5种情况会引发中断。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。
为1时使能,为0不使能 EA (enable ALL ):中断使能总开关位。1开启,0关闭。若EA不开启,即便5个中断都开启,CPU也不会处理中断。 EX0:外部中断INT0使能 EX1:外部中断INT1使能 ET0:定时器0中断使能 ET1:定时器1中断使能 ET2:定时器2中断使能 ES : 串口中断使能
中断优先级寄存器 IP (interrupt priority)
为1时表示为提升中断为高级中断,为0时表示为低级中断级别。 PX0 :外部中断0优先级提升 位 PX1 :外部中断1优先级提升 位 PT0 : 计时器0中断优先级提升 位 PT1: 计时器1中断优先级提升 位 pt2 : 计时器2中断优先级提升 位 PS: 串口中断优先级提升 位
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 = P0^0;
sbit blueLED_T1 = P0^5;
sbit key = P1^0;
/*********************************/
void main()
{
init_interrupt();
key = 1;
redLED_TO = 0;
blueLED_T1 = 0;
//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(1)
{
if(isKeyPressed())
{
enableALL();
TR0 = 0;
TR1 = 0 ;
}
}
}
void init_interrupt(void)
{
EA = 0; //关闭总中断使能,默认就是0
ET0 = 1; //使能定时器0 中断
ET1 = 1; //使能定时器1 中断
TMOD = 17; //T0 T1 都是16位存储计数器模式
//T0
TH0 = 255 ; //都设置为255,以便程序运行后马上就能引发中断
TL0 = 255;
TR0 = 1; //开启定时器,让定时器跑起来,引发中断
//T1
TH1 =255 ;
TL1 =255 ;
TR1 = 1;
}
void enableALL(void)
{
//使能中断总开关
EA =1;
}
//定时器0 的中断函数
void interrupt_Timer0() interrupt 1
{
redLED_TO = 1; //点亮红色LED
delay(1000);
}
//定时器1 的中断函数
void interrupt_Timer1() interrupt 3
{
blueLED_T1 = 1; //点亮蓝色色LED
delay(1000);
}
//按键检测函数,按下返回1,否则返回0
bit isKeyPressed()
{
bit pressed = 0;
if(key==0)
{
delay(5);
if(key == 0)
{
pressed = 1;
while(key==0);
}
}
return pressed;
}
void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>0;--i)
for(j=110;j>0;--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 = P0^0;
sbit blueLED_T1 = P0^5;
sbit key = P1^0;
/*********************************/
void main()
{
init_interrupt();
key = 1;
redLED_TO = 0;
blueLED_T1 = 0;
PT0 = 1;
while(1)
{
if(isKeyPressed())
{
enableALL();
TR0 = 0;
TR1 = 0 ;
}
}
}
void init_interrupt(void)
{
EA = 0; //关闭总中断使能,默认就是0
ET0 = 1; //使能定时器0 中断
ET1 = 1; //使能定时器1 中断
TMOD = 17; //T0 T1 都是16位存储计数器模式
//T0
TH0 = 255 ; //T0比T1慢溢出
TL0 = 240;
TR0 = 1; //开启定时器,让定时器跑起来,引发中断
//T1
TH1 =255 ; //T1先于T0溢出
TL1 =255 ;
TR1 = 1;
}
void enableALL(void)
{
//使能中断总开关
EA =1;
}
//定时器0 的中断函数
void interrupt_Timer0() interrupt 1
{
redLED_TO = 1; //点亮红色LED
delay(1000);
}
//定时器1 的中断函数
void interrupt_Timer1() interrupt 3
{
delay(10000);
blueLED_T1 = 1; //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 = 0;
if(key==0)
{
delay(5);
if(key == 0)
{
pressed = 1;
while(key==0);
}
}
return pressed;
}
void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>0;--i)
for(j=110;j>0;--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 = P2^0;
sbit Add1 = P2^1 ;
sbit Add2 = P2^2 ;
uchar T0_interruptCount = 0;
uint times = 0;
void main()
{
init_Timer0();
while(1)
{
showDigit(times);
}
}
void showDigit(uint num)
{
uchar c = 0;
do{
switch(c)
{
case 0: Add2=1 ; Add1 = 1; Add0=1 ; break;
case 1: Add2=1 ; Add1 = 1; Add0= 0; break;
case 2: Add2=1 ; Add1 = 0; Add0= 1; break;
case 3: Add2=1 ; Add1 = 0; Add0= 0; break;
case 4: Add2=0 ; Add1 = 1; Add0= 1; break;
case 5: Add2=0 ; Add1 = 1; Add0= 0; break;
case 6: Add2=0 ; Add1 = 0; Add0= 1; break;
case 7: Add2= 0; Add1 = 0; Add0= 0; break;
default :break;
}
DUAN_XUAN = TABLE[num%10] ;
delay(5);
DUAN_XUAN = 0;
++c;
}while(num/=10);
}
void init_Timer0(void)
{
TMOD = 1;
TL0 = 0;
TH0 =220 ;
EA = 1;
ET0 =1;
TR0 =1;
}
void interrupt_Timer0() interrupt 1
{
TL0 = 0;
TH0 =220 ;
++T0_interruptCount ;
if(T0_interruptCount == 100)
{
++times;
T0_interruptCount = 0;
}
}
void delay(uint t)
{
uchar j;
uint i;
for(i=t;i>0;--i)
for(j=110;j>0;--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。