PIC單片機(jī)的中斷問(wèn)答
與51或者其他系列的單片機(jī)相比，PIC單片機(jī)的中斷機(jī)制有其特殊之處，針對(duì)我們一些初學(xué)者存在的一些問(wèn)題和疑惑，我在此做一個(gè)個(gè)人總結(jié)，不當(dāng)?shù)牡胤，?qǐng)站友們指正。
先摘引三個(gè)對(duì)PIC中斷理解的回帖，然后我再對(duì)中斷活動(dòng)的過(guò)程、應(yīng)該注意的事項(xiàng)、及一個(gè)疑惑進(jìn)行較詳細(xì)的總結(jié)和解釋。
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johnfrank：關(guān)于pic中斷有些不明白的地方
借用大蝦的程序;
;********************中斷服務(wù)代碼
btfssINTCON,T0IE;判斷是否為T(mén)0中斷
gotoother_int
btfssINTCON,T0IF;it’sthetimeofT0int
gotoother_int
bcfINTCON,T0IF;是T0中斷,清除中斷標(biāo)志
movlw0x10;微秒的高位字節(jié)加上定時(shí)時(shí)間256x16分頻=4096=0x1000的高位(0x10)
addwfus+1
gotoend_int
other_int;可添加其他中斷服務(wù)代碼
nop;otherisrcodecanbeadded
;**********************************
end_int;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)
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假如又有新的中斷正好在這段程序中間產(chǎn)生
btfssINTCON,T0IF
gotoother_int
bcfINTCON,T0IF
程序豈不是要出錯(cuò)跑飛了
johnfrank：
謝謝你的關(guān)注。
我講一下自己的理解，權(quán)做回答，不當(dāng)之處，還請(qǐng)站友們指點(diǎn)。
pic中檔單片機(jī)系列沒(méi)有“硬件中斷優(yōu)先級(jí)別”(請(qǐng)?jiān)试S我這樣說(shuō))，含義是指：當(dāng)內(nèi)核正在處理當(dāng)前的中斷服務(wù)A時(shí)，在這個(gè)期間里，其他任何中斷的產(chǎn)生，只能使其標(biāo)志位xxIF置1，不能剝奪當(dāng)前中斷服務(wù)對(duì)CPU的占用權(quán)(反應(yīng)在PC指針不能被新的中斷改變指向)，必須等到當(dāng)前中斷服務(wù)處理A完畢，然后，根據(jù)gotoother_int語(yǔ)句的轉(zhuǎn)向，依次判斷。若新發(fā)生的中斷處理代碼在中斷服務(wù)A之后(前、后指代碼在ROM中地址順序，越大越后)，則進(jìn)行新發(fā)生的中斷處理;若恰好新發(fā)生的中斷服務(wù)代碼在剛被處理完畢的中斷服務(wù)A代碼之前，則將不予理會(huì)，(即程序指針PC不會(huì)在中斷處理代碼空間中又返回到0004H的入口)，等到執(zhí)行到retfie后返回主程序，然后再次進(jìn)入中斷入口0004H...
之所以說(shuō)其無(wú)“硬件中斷優(yōu)先級(jí)別”是與“軟件中斷優(yōu)先級(jí)別”對(duì)應(yīng)的，通過(guò)中斷服務(wù)代碼對(duì)中斷標(biāo)志和IE的檢測(cè)的先后，可設(shè)立優(yōu)先級(jí)。
當(dāng)然，準(zhǔn)確地說(shuō)，這是一種順序，而非級(jí)別，呵呵。
如果了解一下51的中斷系統(tǒng)，相信你能更好地理解PIC的中斷的級(jí)別：
將會(huì)出現(xiàn)你說(shuō)的情況，當(dāng)優(yōu)先級(jí)更高的中斷來(lái)臨時(shí)，內(nèi)核將暫時(shí)停止當(dāng)前中斷服務(wù)，保存當(dāng)前中斷服務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)，執(zhí)行優(yōu)先級(jí)更高的中斷服務(wù)，處理完成后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，執(zhí)行未處理完成的中斷服務(wù)....，最后，返回主程序。
小弟講得有點(diǎn)煩瑣，并不形象，可能還有紕漏和謬誤之處，請(qǐng)大家指正，相信johnfrank在仔細(xì)看書(shū)之后，應(yīng)該可以形成自己的正確看法。
zdtdl：小弟說(shuō)兩句～～
簡(jiǎn)單地說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)一個(gè)中斷時(shí)，GIE位將被自動(dòng)清零以禁止其他的中斷，在執(zhí)行中斷返回指令RETFIE后系統(tǒng)再自動(dòng)置GIE位1開(kāi)放中斷。只要不在中斷程序中對(duì)GIE置1，就不會(huì)產(chǎn)生反復(fù)進(jìn)入中斷的現(xiàn)象，靠查詢方式?jīng)Q定響應(yīng)誰(shuí)。PIC也有中斷嵌套，可以形成多級(jí)嵌套，甚至自身嵌套，不過(guò)嵌套的級(jí)數(shù)絕對(duì)不能超過(guò)硬件堆棧的深度。
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PIC中檔單片機(jī)的中斷總結(jié)正文
一、中斷活動(dòng)的過(guò)程
對(duì)于PIC單片機(jī)來(lái)說(shuō)，一次中斷的過(guò)程大致有下列階段：
為了使得說(shuō)明形象和直觀，本文采用一些詼諧的語(yǔ)句來(lái)比喻說(shuō)明：
中斷請(qǐng)求---------比喻成申請(qǐng)買經(jīng)濟(jì)適用房的請(qǐng)求
中斷標(biāo)志-------一份申請(qǐng)書(shū)
本中斷使能xxIE-----本單位領(lǐng)導(dǎo)
PEIE-------------戶口辦公室主任
GIE--------------銀行的管理信貸的科長(zhǎng)
1.中斷請(qǐng)求：房子太少，兒子要結(jié)婚了，得買房了，可資源和財(cái)力有限，不能賣商品房，只好按特殊情況處理，寫(xiě)一份申請(qǐng)書(shū)(中斷標(biāo)志位IF置1);
2.本單位領(lǐng)導(dǎo)xxIE看了之后，如果給你蓋了一個(gè)戳：(即該中斷使能位IE=1),那么恭喜你，這份申請(qǐng)書(shū)可以提交到更高一級(jí)的部門(mén);如果沒(méi)蓋(xxIE=0)，那么對(duì)不起，先放我這里吧，等我們研究研究好后再說(shuō)。如果你不開(kāi)心，要拿回申請(qǐng)書(shū)撕掉，呵呵，那么IF=0;你的購(gòu)房請(qǐng)求之夢(mèng)破滅;
3.xxIE領(lǐng)導(dǎo)將根據(jù)戶口，將這些請(qǐng)求書(shū)給分類，一類是外地遷來(lái)的戶口，提交給戶口辦公室PEIE主任審查，PEIE主任如果給你蓋了個(gè)戳(PEIE=1),那么，他將會(huì)把申請(qǐng)書(shū)提交給銀行的GIE科長(zhǎng)批準(zhǔn)，否則就是放在這里再研究研究或者你要回來(lái)撕毀;一類是本地戶口，可直接提交給銀行的GIE科長(zhǎng)批準(zhǔn),然后你將申請(qǐng)書(shū)帶到GIE科長(zhǎng)的辦公室。
4. GIE科長(zhǎng)蓋了章之后(GIE=1),然后，你就可以拿著申請(qǐng)書(shū)去找房地產(chǎn)商要房子了(此時(shí)PC指針=0004H)，因?yàn)镚IE科長(zhǎng)有很多事情要做，所以他每蓋了一次戳之后(注意是一次不是一個(gè)，因?yàn)橐苍S有多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生，也就是說(shuō)有其他地方的人來(lái)請(qǐng)GIE蓋戳)，就在辦公室門(mén)外掛了個(gè)牌子：請(qǐng)勿打擾。他自己則休息去了，直到接到RETFIE的電話或者有人打他的手機(jī)。
5. 房地產(chǎn)商準(zhǔn)備給房子了，不過(guò)你最好得先把各項(xiàng)手續(xù)給填好，叫5w押金，另外協(xié)議阿，合同阿，都得自己搞定，這叫“保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)”。
6. 房地產(chǎn)商開(kāi)始上班了，于是挨個(gè)查“申請(qǐng)書(shū)”是誰(shuí)提交的，以便給你安排你預(yù)定的房子。這個(gè)叫“中斷查詢”。
7. 查到是你的后，然后打電話讓你過(guò)來(lái)，帶你去看房子，把鑰匙給你。這個(gè)交“中斷處理”。
8. 鑰匙交給你之后，房子你是到手了，不過(guò)這份申請(qǐng)書(shū)就失效了，房地產(chǎn)商將該申請(qǐng)書(shū)銷毀。這個(gè)叫“清除中斷標(biāo)志”。
9. 好啦，現(xiàn)在你可以去房地產(chǎn)商自己去要回以前交的押金，身份證啊等等。這個(gè)叫“恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)”。
10. 最后，房地產(chǎn)商辦完了，讓RETFIE小姐打個(gè)電話給GIE科長(zhǎng)(執(zhí)行RETFIE指令)，GIE科長(zhǎng)才起來(lái)，把“請(qǐng)勿打擾”的牌子取下，讓其他的帶著申請(qǐng)書(shū)的人進(jìn)來(lái)。當(dāng)然，如果你的事情還沒(méi)搞定，GIE科長(zhǎng)的關(guān)系戶打了他的手機(jī)(你在辦事時(shí)-處理中斷時(shí)，若有GIE被置1)，他也會(huì)開(kāi)門(mén)取下“請(qǐng)勿打擾”的牌子，讓關(guān)系戶進(jìn)來(lái)，給他蓋好章。這下就對(duì)不起了，人家有關(guān)系，所以你的事情要馬上停下來(lái)，先等關(guān)系戶辦完他的事情之后，再給你辦你的事情。這個(gè)叫“中斷嵌套”，要注意GIE科長(zhǎng)有8個(gè)關(guān)系戶(硬件堆棧的深度為8級(jí))哦。
二、需要注意的問(wèn)題：
1. 中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)(可以參考以前的帖子，在xieyubing版主的指點(diǎn)下，有恰當(dāng)?shù)睦?;
2. 初次上電復(fù)位、電源跌落復(fù)位和其他情況下的復(fù)位，均使得全局中斷位GIE和其他中斷使能位xxIE=0;
3. 中斷標(biāo)志位的狀態(tài)與該中斷源是否被屏蔽無(wú)關(guān)，與全局中斷使能位GIE也無(wú)關(guān)。
4. 當(dāng)開(kāi)放某一中斷源時(shí)，該中斷源就是通過(guò)中斷標(biāo)志向CPU申請(qǐng)中斷的，無(wú)論什么原因，只要標(biāo)志位IF置1(可以用軟件強(qiáng)行置1),均會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。
5. 當(dāng)中斷標(biāo)志位為1，如果該中斷被屏蔽或者被禁止了，只要不清除標(biāo)志位，那么該中斷請(qǐng)求會(huì)被潛伏下來(lái)，一旦屏蔽解除，立即產(chǎn)生中斷響應(yīng)。反之，如果在屏蔽/禁止條件解除之前清除了該標(biāo)志位，那么則無(wú)中斷請(qǐng)求。
6. 當(dāng)CPU響應(yīng)任一中斷時(shí)，全局中斷使能位GIE會(huì)自動(dòng)清零;當(dāng)中斷返回時(shí)，它有自動(dòng)置1。如果在中斷處理期間，用軟件將已經(jīng)清零的GIE位又重新置位，這個(gè)時(shí)候若再出現(xiàn)中斷請(qǐng)求，就可以形成了中斷嵌套。即：在處理某一中斷期間又響應(yīng)了其他中斷請(qǐng)求，就形成了中斷嵌套，此時(shí)，前一中斷處理過(guò)程會(huì)被暫停而進(jìn)入新的中斷處理，當(dāng)新中斷處理完畢后，才會(huì)繼續(xù)處理前一個(gè)被擱置的中斷。此方式可以形成多級(jí)嵌套，但不能超過(guò)硬件堆棧的深度8級(jí)，以免造成堆棧溢出而不能正常返回。
7. 如果同時(shí)發(fā)生多個(gè)中斷請(qǐng)求，則中斷處理的順序取決于中斷程序中的檢查中斷源的順序。
8. 若要防止中斷請(qǐng)求被丟失：則要注意下面兩種情況：如果同一中斷源的中斷發(fā)生間隔時(shí)間大于該中斷服務(wù)的處理時(shí)間，則可能出現(xiàn)中斷事件被忽略(體現(xiàn)在中斷服務(wù)的過(guò)程中，標(biāo)志位被連續(xù)發(fā)生來(lái)兩次置位),例如：中斷事件發(fā)生的時(shí)間間隔為30ms，中斷服務(wù)處理加上跳轉(zhuǎn)判斷的時(shí)間為50ms，則情況將會(huì)如下所示：
[中斷次數(shù)----------1][中斷次數(shù)----------2][中斷次數(shù)----------3][中斷次數(shù)----------4]
[處理次數(shù)------------------------1][處理次數(shù)------------------------2][處理次數(shù)------------------------4]
如果在中斷處理一開(kāi)始就清除IF，那么如上圖所示，中斷事件3、4 在處理次數(shù)2的過(guò)程中發(fā)生來(lái)兩次，那么即使IF清除發(fā)生在中斷次數(shù)3發(fā)生之前，也將丟失第三次中斷。
另外，即使中斷出現(xiàn)的時(shí)間間隔大于中斷服務(wù)的時(shí)間間隔，如果清除中斷標(biāo)志位的指令安排在中斷服務(wù)子程序的尾部，就有可能造成丟失該中斷請(qǐng)求(即兩次中斷標(biāo)志置位的事件只對(duì)應(yīng)一條清除指令和一次中斷處理。
9. 在進(jìn)行查表操作時(shí)必須禁止CPU響應(yīng)中斷，以避免中斷返回時(shí)跳轉(zhuǎn)到不希望的地址上去。
三、一個(gè)疑惑
一個(gè)疑問(wèn)：一些書(shū)上提到：如果對(duì)寄存器INTCON進(jìn)行“讀-改-寫(xiě)”操作的時(shí)候，要事先將GIE清0，再對(duì)INTCON進(jìn)行操作，然后將GIE恢復(fù)為1
即BCF INTCON,GIE
BSF INTCON,XX
BSF INTCON,GIE
所提到的理由是：當(dāng)CPU正在執(zhí)行一條對(duì)INTCON寄存器進(jìn)行“讀-改-寫(xiě)”操作的指令時(shí)，如果恰好發(fā)生了中斷請(qǐng)求，則中斷服務(wù)程序會(huì)被執(zhí)行兩次。這是因?yàn)楫?dāng)中斷請(qǐng)求發(fā)生后INTCON寄存器的GIE寄存器會(huì)被硬件自動(dòng)清零(屏蔽所有中斷)，并且程序轉(zhuǎn)入中斷例程入口(0004h)。當(dāng)GIE被清零后，這時(shí)如果CPU正在執(zhí)行一條對(duì)INTCON“讀-改-寫(xiě)”的指令時(shí)，則GIE位還會(huì)被寫(xiě)會(huì)操作重新置1，這樣就會(huì)造成CPU兩次進(jìn)入中斷服務(wù)程序。
該段解釋晦澀難懂，根據(jù)中斷發(fā)生過(guò)程的時(shí)序(PICmicro中檔單片機(jī)系列參考手冊(cè)的第8-2頁(yè))：在第n個(gè)指令周期里，CPU檢測(cè)到IF標(biāo)志位為1，則在n+1個(gè)周期內(nèi)將自動(dòng)使得GIE=0，該周期內(nèi)既不取指也不執(zhí)行指令，然后在n+2個(gè)指令周期里，0004h指針裝入PC指針，該周期也不運(yùn)行其他指令，只完成0004H->(PC)的取指過(guò)程，第n+3個(gè)指令周期里，CPU執(zhí)行0004h地址的指令碼，并同時(shí)取0005h的指令碼。
顯然，作者提到的“當(dāng)GIE被清零后，這時(shí)如果CPU正在執(zhí)行一條對(duì)INTCON“讀-改-寫(xiě)”的指令時(shí)，則GIE位還會(huì)被寫(xiě)會(huì)操作重新置1，這樣就會(huì)造成CPU兩次進(jìn)入中斷服務(wù)程序。”的解釋存在下面的問(wèn)題：GIE被硬件自動(dòng)清零時(shí)的那個(gè)周期，是一個(gè)空運(yùn)行周期，CPU并不執(zhí)行指令，下一個(gè)周期也是空運(yùn)行周期，不過(guò)是完成將0004h地址中的代碼取指操作。然后就開(kāi)始了0004h地址的代碼的執(zhí)行操作和0005h地址代碼的取指過(guò)程。那么GIE在被硬件自動(dòng)清零后要想置會(huì)1，只有兩種方法：RETFIE指令使GIE自動(dòng)置1;通過(guò)軟件指令對(duì)GIE人為置1。顯然，如果對(duì)GIE人為置1的指令執(zhí)行在對(duì)該標(biāo)志位清零前，那么會(huì)出現(xiàn)前文所述的中斷嵌套(設(shè)該中斷為A)，如果沒(méi)有其他中斷發(fā)生且執(zhí)行順序先于中斷A且對(duì)中斷A的標(biāo)志清零的話，那么中斷A的嵌套是一個(gè)死循環(huán)。就不是執(zhí)行兩次的問(wèn)題了----因?yàn)橥粋(gè)中斷嵌套時(shí)，GIE在自動(dòng)清零被軟件置一永遠(yuǎn)都發(fā)生在清除IF之前，那么IF一直得不到清除，而GIE又幾乎一直都是1。
作者所說(shuō)的情況似乎是這樣的：讀改寫(xiě)INTCON指令按如下過(guò)程分解：讀INTCON的時(shí)候，GIE先是為1的，此時(shí)發(fā)生了中斷，GIE被硬件清零，開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序，然后再IF標(biāo)志沒(méi)有清除之前，執(zhí)行INTCON的其他位的修改和寫(xiě)回操作，也將中斷發(fā)生前的GIE讀為1的信息寫(xiě)回GIE，這樣，CPU被迫發(fā)生了第二次中斷。顯然，這樣是將BSF INTCON, XX指令分解得支離破碎---本來(lái)一個(gè)指令周期可以完成的指令被跨了多個(gè)指令周期;而且一個(gè)指令周期的指令被CPU在不同地址處分解執(zhí)行讀改寫(xiě)過(guò)程。
如果不是這樣的話，那么作者的解釋就自相矛盾：“當(dāng)CPU正在執(zhí)行一條對(duì)INTCON寄存器的‘讀-改-寫(xiě)’操作的指令時(shí)，如果恰好發(fā)生了中斷請(qǐng)求 ”與“當(dāng)GIE被清零后，這是如果CPU正在執(zhí)行一條對(duì)INTCON‘讀-改-寫(xiě)’的指令時(shí)”相互矛盾。
總之，我對(duì)這里的理解存在一些疑惑，請(qǐng)斑竹及各位前輩指點(diǎn)。
擴(kuò)展閱讀：什么是中斷優(yōu)先級(jí)？什么是中斷嵌套？
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2019-07-31
