单片机中断的处理过程是怎样进行的？

单片机中断系统的优点是什么？

单片机中断的处理过程是怎样进行的？

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宋玉红

2021-9-23 11:20:38

单片机中断系统的优点：
   1、实现实时处理。
   2、实现分时操作。
   3、进行故障处理。
   4、待机状态的唤醒。单片机嵌入式系统的应用中，为了减少电源的功耗，当系统不处理任何事物，处于待机状态时，可以让单片机工作在休眠的低功耗方式。通常，恢复到正常工作方式往往也是利用中断信号来唤醒。


中断处理过程：
   中断系统中，MCU正常情况下运行的程序称为  主程序  ，把产生申请中断信号的单元和事件称为  中断源  ，由中断源向MCU所发出的申请中断信号称为  中断请求  ，MCU接受中断申请并停止现行程序的运行而转向为中断服务称为  中断响应  ，为中断服务的程序称为  中断服务程序  ，现行程序打断的地方称为  断点  ，执行完中断处理程序后返回断点处继续执行主程序称为  中断返回  。

  其中K就是断点，由于中断服务程序执行完后仍要返回主程序，因此，在执行中断处理程序之前，要将主程序中断点处的地址保存，即中断返回后要执行的命令地址，这个地址就是程序计数器PC的值。这个过程称为  保护断点  。又由于MCU在执行中断处理程序时，可能会使用和改变主程序使用过的寄存器、标志位、甚至内存单元，因此，在执行中断服务程序前，还要把有关的数据保护起来，称为  中断现场保护  。在MCU执行完中断处理程序后，又要恢复原来的数据，并返回主程序的断点处继续执行，称为  恢复现场  。
   中断过程中，断点的保护和恢复操作是由单片机内部硬件自动实现，即保存和恢复计数器PC。
   中断现场的保护和恢复，需要自己设计中断处理程序时编程实现。在使用中断时，要认真和仔细考虑中断现场的保护和恢复。



中断的三个概念：  中断源、  中断信号、  中断向量（中断入口地址）；系统有若干个中断源，每个中断源对应一个中断向量，中断向量只是中断服务程序的一个入口地址，所有中断向量连续存放在固定区域，构成了中断向量区。


   中断优先级和中断嵌套：
中断优先级的概念是针对有多个中断源同时申请中断时，MCU如何响应中断，以及响应哪个中断而提出来的。
中断优先级的确定：
  ▋  某中断对应的中断向量地址越小，其中断优先级越高（硬件确定方式）
   ▋通过软件对中断控制器的设定，改变中断的优先级（用户可设置方式，但是AVR不支持）
   一些单片机（如8051）的硬件能够自动实现中断嵌套的处理，即单片机内部的硬件电路能够识别中断的优先级，并根据优先级的高低，自动完成对高优先级中断的优先响应，实现中断的嵌套处理。
** AVR单片机，硬件系统不支持自动实现中断嵌套的处理。如果在系统设计中，必须使用中断嵌套处理，则需要由用户编写相应的程序，通过软件设置来实现中断嵌套的功能。


   中断的响应条件与中断控制：
   1）、中断的屏蔽：通常存在一些特殊的标志位用于控制开放或关闭（屏蔽）MCU对中断响应处理，这些标志称为中断屏蔽标志位或中断允许控制位。注意，屏蔽中断信号，不是取消。
   中断源分为：非屏蔽中断、可屏蔽中断、软件中断。**软件中断是指CPU具有相应的软件中断指令，当MCU执行这条指令时能进入软件中断服务，以完成特定的功能（通常用于调试），但是一般的单片机不具备软件中断的指令。
   2）、中断控制与终端响应条件：单片机中，对应每一个中断源都有一个相应的中断标志位，该中断标志位将占据中断控制器中的一位。当单片机检测到某一中断源产生符合条件的中断信号时，其硬件会自动将该中断源对应的中断标志位置“1”，这就意味着有中断信号产生了，向MCU申请中断。
中断标志位置“1”，并不代表MCU一定响应该中断。为了合理控制中断响应，在单片机内部还有相关的用于中断控制的中断允许标志位。最重要的一个中断允许标志位是全局中断允许标志位。当该标志位为“0”，表示禁止MCU响应所有的可屏蔽中断的响应。此时不管是否有中断产生，MCU不会响应任何中断请求。只有全局中断允许标志位为“1”，MCU才响应。
      全局中断标志位为“1”，MCU响应可屏蔽中断，每个中断源对应一个各自独立的中断允许标志位。当某个中断允许标志位为“0”时，表示MCU不响应该中断的中断申请。
   MCU响应一个可屏蔽中断源的中断请求的条件是：响应A中断 = 全局中断允许标志位 AND 中断A允许标志 AND 中断A标志；这些标志位全部要置“1”。
   所以，只有当全局中断允许标志位为“1”（由用户软件设置），中断A允许标志位为“1”（由用户软件设置），中断A标志位为“1”（符合中断条件时由硬件自动设置或由用户软件设置）时，MCU才会响应中断A的请求信号（如果有多个中断请求信号同时存在的情况下，还要根据中断A的优先级来确定）。

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