中斷應用設(shè)計要點
AVR的中斷源比較多，尤其是ATmega128，一共有35個外部以及內(nèi)部中斷源。通常情況下，F(xiàn)lash程序存儲器空間的最低位置(0x0000-0x0045)定義為復位和中斷向量空間。完整的中斷向量見第二章表 2-23。在中斷向量表中，處于低地址的中斷向量所對應的中斷擁有高優(yōu)先級，所以，系統(tǒng)復位RESET擁有最高優(yōu)先級。
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A.中斷設(shè)計注意點:
1.具備Bootloader功能的AVR，其中斷向量區(qū)可以在Flash程序存儲器空間最低位置和Bootloader區(qū)的頭部來回遷移，這主要用于配合Bootloader程序的應用。如果不使用Bootloader功能，一般不要中斷向量區(qū)進行遷移。
2.Flash較小的AVR芯片，其一個中斷向量占據(jù)1個字的空間，用于放置一條相對轉(zhuǎn)移RJMP指令(范圍-2K~+2K字)，跳到中斷服務(wù)程序。對于不使用的中斷，在中斷向量區(qū)中應放置1條中斷返回指令RETI，增強程序的抗干擾性。
3.ATmega128 的Flash空間為64K字節(jié)，因此它的一個中斷向量占據(jù)2個字的空間，用于放置一條絕對轉(zhuǎn)移JMP指令(指令長度為2個字)，跳到中斷服務(wù)程序。對于不使用的中斷，在中斷向量區(qū)中應連續(xù)放置2條中斷返回指令RETI，增強程序的抗干擾性。當使用匯編語言編寫系統(tǒng)程序時應注意。
4.當 MCU響應一個中斷時，其硬件系統(tǒng)會自動中斷返回地址壓入系統(tǒng)堆棧，并將關(guān)閉全局中斷響應(硬件將中斷標志I位清0)，清除該中斷的中斷標志位;執(zhí)行中斷返回指令RETI時，硬件會先允許全局中斷響應(硬件將中斷標志I位置1)，然后從系統(tǒng)堆棧中彈出返回地址到PC程序計數(shù)器中，繼續(xù)執(zhí)行被中斷打斷的程序。除此之外，MCU的硬件沒有對中斷保護做其他處理。
5.因此，用戶在編寫中斷服務(wù)程序時，首先要編寫中斷現(xiàn)場保護程序，如保護MCU的狀態(tài)寄存器等。在中斷返回之前，不要忘記恢復中斷現(xiàn)場。
6.如果設(shè)置和允許外部中斷響應，即使是外部INT0..7引腳設(shè)置為輸出方式，在引腳上的電平變化也會觸發(fā)外部中斷的發(fā)生，這一特性提供了使用軟件產(chǎn)生中斷的途徑。
7.外部中斷可選擇采用上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)以及電平變化(由高變低或由低變高)和低電平觸發(fā)等方式，無外部高電平觸發(fā)方式。具體觸發(fā)方式由外部中斷控制寄存器EICRA(INT3:0)和EICRB(INT7:4)決定。
8.如果選擇外部低電平方式觸發(fā)中斷時應特別注意：(1)引腳上的低電平必須一直保持到當前一條指令執(zhí)行完成后才能觸發(fā)中斷;(2)低電平中斷并不置位中斷標志位，即外部低電平中斷的觸發(fā)不是由于中斷標志位引起的，而是外部引腳上電平取反后直接觸發(fā)中斷(當然需要開放全局中斷允許)。因此，在使用低電平觸發(fā)方式時，中斷請求將一直保持到引腳上的低電平消失為止。喚句話說，只要中斷引腳的輸入引腳保持低電平，那么將一直觸發(fā)產(chǎn)生中斷。所以，在低電平中斷服務(wù)程序中，應有相應的操作命令，控制外部器件釋放或取消加在外部引腳上的低電平。
B.中斷優(yōu)先級以及中斷嵌套處理
1.AVR中斷的優(yōu)先級由該中斷向量在中斷向量區(qū)中的位置確定，處于低地址的中斷向量所對應的中斷擁有高優(yōu)先級，所以，系統(tǒng)復位RESET擁有最高優(yōu)先級。
2.當兩個中斷同時發(fā)生申請中斷時，MCU先響應中斷優(yōu)先級高的中斷。低優(yōu)先級的中斷一般將保持中斷標志位的狀態(tài)(外部低電平中斷除外)，等待MCU響應處理。
3.MCU 響應一個中斷后，在進入中斷服務(wù)前已由硬件自動清零全局中斷允許位。因此此時即使有更高優(yōu)先級的中斷請求發(fā)生，MCU也會不響應，要等執(zhí)行到RETI指令，從本次中斷返回，并執(zhí)行了一條指令后，才能繼續(xù)響應中斷。所以，在缺省情況下，AVR的中斷不能嵌套。AVR中斷的優(yōu)先級只是在有多個中斷同時發(fā)生時才起作用，此時MCU將首先響應高優(yōu)先級的中斷。
4.AVR中斷嵌套處理是通過軟件方式實現(xiàn)的。如在B中斷服務(wù)中，如需要MCU能及時的響應A中斷(不是等本次中斷返回后再響應)，B中斷的服務(wù)程序應這樣設(shè)計：(1)B中斷的現(xiàn)場保護;(2)屏蔽除A以外其它的中斷允許標志;(3)用指令SEI開放允許全局中斷;(4)B中斷服務(wù);(5)用指令CLI禁止全局中斷(6)恢復在本中斷程序被屏蔽的中斷允許標志;(7)B中斷現(xiàn)場恢復;(8)B中斷返回。
5.采用軟件方式實現(xiàn)中斷嵌套處理的優(yōu)點，是能夠讓程序員可以根據(jù)不同的實際情況和需要來決定中斷的重要性，有更加靈活的手段處理中斷響應和中斷嵌套，如讓低優(yōu)先級的中斷(此時很重要)打斷高優(yōu)先級中斷的服務(wù)等，但同時也增加了編寫中斷服務(wù)程序的復雜性。
6.由于AVR的指令執(zhí)行速度比較高，因此在一般情況下，不建議使用中斷嵌套的處理方法。當然，這還需要用戶在編寫中斷處理服務(wù)程序中，應遵循中斷服務(wù)程序盡量要短的原則。
C.高級語言開發(fā)環(huán)境中中斷服務(wù)程序的編寫
1.在高級語言開發(fā)環(huán)境中，都擴展和提供了相應編寫中斷服務(wù)程序的方法，但不同高級語言開發(fā)環(huán)境中對編寫中斷服務(wù)程序的語法規(guī)則和處理方法是不同的。用戶在編寫中斷服務(wù)程序前，應對所使用開發(fā)平臺，中斷程序的編寫方法，中斷的處理方法等有較好的了解。
2.使用ICCAVR、CVAVR、BASCOM-AVR等高級語言編寫中斷服務(wù)程序時，通常不必考慮中斷現(xiàn)場保護和恢復的處理，因為編譯器在編譯中斷服務(wù)程序的源代碼時，會在生成的目標代碼中自動加入相應的中斷現(xiàn)場保護和恢復的指令。
3. 如果用戶要編寫效率更高或特殊的中斷服務(wù)程序，可以采用嵌入?yún)R編、關(guān)閉編譯系統(tǒng)的自動產(chǎn)生中斷現(xiàn)場保護和恢復代碼等措施，但程序員要對所使用的開發(fā)環(huán)境有更深的了解和掌握，并具備較高的軟件設(shè)計能力。給出的USART接收和發(fā)送中斷服務(wù)程序(使用CVAVR開發(fā)平臺)就是一個非常典型的示例。
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編輯：admin 最后修改時間：2019-07-31
