摘要：為了解決MCS-51系列單片機只能由IP寄存器設定兩級優先級的問題,文中給出了利用軟件對中斷優先級進行擴展的方法,同時給出了高于兩個優先級的多優先級軟件擴展程序。
關鍵詞：單片機;中斷;優先級;寄存器
１ 引言
所謂中斷是指當ＣＰＵ正在處理某件事情的時候,外部發生的某一事件（如一個電平的變化,一個脈沖沿的發生或定時器計數溢出等）請求ＣＰＵ迅速去處理,于是ＣＰＵ暫時中止當前的工作,轉去處理所發生的事件。中斷服務處理完該事件以后,再回到原來被中止的地方繼續原來的工作,這樣的一個過程稱之為中斷。以８０５１為例,中斷系統含有５個中斷源,分別是外部中斷０請求（ＩＮＴ０）,外部中斷１請求（ＩＮＴ１）,定時／計數器０溢出中斷請求（Ｔ０）,定時／計數器１溢出中斷請求（Ｔ１）以及串行口中斷請求（Ｔｘ／Ｒｘ）。既然系統含有５個中斷源,就有可能出現數個中斷源同時提出中斷請求的情況,這樣,設計人員必須事先根據它們的輕重緩急來為每個中斷源確定ＣＰＵ對其的響應順序。然而,對于中斷優先級寄存器ＩＰ來說,只可能設定兩級優先,即控制位為１時對應的中斷源為高級中斷,反之,控制位為０時對應的為低級中斷。這樣就出現一個問題：如果一個中斷正在執行,如何才能讓它響應同級甚至是低級中斷請求呢？
２ 中斷多優先級的擴展
根據８０５１的結構特點,其中斷系統中含有兩個不可尋址的“優先級生效”觸發器。一個用于指出ＣＰＵ是否正在執行高優先級的中斷服務程序,這個觸發器為１時,系統將屏蔽所有的中斷請求;另一個則指出ＣＰＵ是否正在執行低優先級中斷服務程序,該觸發器為１時,將阻止除高優先級以外的一切中斷請求。由此可見,若要響應同級甚至是低級中斷請求,必須使得該“優先級生效”觸發器清零。但該觸發器又是不可尋址的,所以無法用軟件直接清零。遍歷系統所提供的１１１條指令,只有ＲＥＴＩ可以達到此目的。該指令可在ＣＰＵ執行該指令時,一方面清除中斷響應時所置位的“優先級生效”觸發器,另一方面可從當前棧頂彈出斷點地址送入程序計數ＰＣ,從而返回主程序。
３ 軟件擴展方法
３．１ 高級中斷源響應低級中斷源的軟件設計
現以當前ＩＥ＝８４Ｈ（開放外部中斷１及總控制位）,ＩＰ＝０４Ｈ設定ＩＮＴ１為高優先級正在執行外部中斷１服務子程序為例來進行說明。如欲響應串行口中斷,也就是要實現高級中斷源響應低級中斷源,設計時可加入如下代碼而無須改變ＩＰ寄存器的內容：
ＰＵＳＨ ＩＥ ;ＩＥ內容入棧保護
ＭＯＶ ＩＥ , ＃１００１００００Ｂ ;開放串行口中斷
ＣＡＬＬ ＰＰ ;繼續執行原中斷子程序,但可
隨時響應串行口中斷請求
．．．
ＰＯＰ ＩＥ ;恢復原ＩＥ內容
ＲＥＴＩ
ＰＰ： ＲＥＴＩ
３．２ 同級中斷源之間的響應
上述代碼體現了高級中斷源（ＩＮＴ１）響應低級中斷源（串行口）的軟件實現方法。但是, ８０５１系統共含有５個中斷源,因此必須解決同優先級中斷之間的嵌套問題,具體源程序如下：
ＯＲＧ ００００Ｈ
ＬＪＭＰ ＭＡＩＮ
ＯＲＧ ０００３Ｈ
ＬＪＭＰ Ｘ０ ;ＩＮＴ０入口地址
ＯＲＧ ０００ＢＨ
ＬＪＭＰ Ｔ０ ;Ｔ０入口地址
ＯＲＧ ００１３Ｈ
ＬＪＭＰ Ｘ１ ;ＩＮＴ１入口地址
ＯＲＧ ００１ＢＨ
ＬＪＭＰ Ｔ１ ;Ｔ１入口地址
ＯＲＧ ００２３Ｈ
ＬＪＭＰ ＳＳ ;串行口入口地址
ＭＡＩＮ： ＭＯＶ ＩＥ ,＃９ＦＨ ;開放所有中斷
ＭＯＶ ＩＰ,＃０３Ｈ ;設定ＩＮＴ０、Ｔ０為高優先級
ＳＪＭＰ ＄
Ｘ０： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｘ０ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｘ０ＲＬ,清＂高優先級生效＂
觸發器,此時可響應其它中斷請求
Ｘ０ＲＬ：· ;ＩＮＴ０子程序的真實入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｔ０： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｔ０ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｔ０ＲＬ,清＂高優先級生效＂
觸發器,此時可響應其它中斷請求
Ｔ０ＲＬ： · ;Ｔ０子程序的真實入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｘ１： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｘ１ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｘ１ＲＬ,清“高優先級生效”
觸發器,此時可響應其它中斷請求
Ｘ１ＲＬ： · ;ＩＮＴ１子程序的真實入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
Ｔ１： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃Ｔ１ＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝Ｔ１ＲＬ,清＂高優先級生效＂
觸發器,此時可響應其它中斷請求
Ｔ１ＲＬ： · ;Ｔ１子程序的真實入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
ＳＳ： ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＭＯＶ ＤＰＴＲ,＃ＳＳＲＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＬ
ＰＵＳＨ ＤＰＨ
ＲＥＴＩ ;（ＰＣ）＝ＳＳＲＬ,清＂高優先級生效＂
觸發器,此時可響應其它中斷請求
ＳＳＲＬ： · ;串行口子程序的真實入口地址
·
·
·
ＰＯＰ ＤＰＨ
ＰＯＰ ＤＰＬ
ＲＥＴＩ
上述程序利用ＩＰ寄存器給出了兩級優先級,其中ＩＮＴ０、Ｔ０為高優先級,ＩＮＴ１、Ｔ１串行口為低優先級。為使某中斷能響應同級甚至低級中斷,只要在中斷服務子程序中用ＲＥＴＩ指令清除相應的不可尋址的“優先級生效”觸發器即可。程序一開始的兩條ＰＵＳＨ指令的作用是對原始數據進行入棧保護（如此時ＤＰＴＲ中的數據不需保留,則這兩條壓棧指令也可不要,相應的彈棧指令也可不要）,然后將其真實子程序入口地址入棧,并經ＲＥＴＩ出棧后彈給ＰＣ指針,以便在執行完ＲＥＴＩ后正確執行真實子程序。當該中斷服務子程序執行完畢后,ＲＥＴＩ將返回主程序斷點處以繼續執行原來程序。
４ 結束語
本文所闡述的多優先級擴展方法是純軟件方法,該方法只需在程序中加入為數不多的相應代碼,便可進行各種中斷嵌套（如同優先級響應或高優先級響應低優先級等）。此方法的代價是要花費更多的中斷響應時間,但相對于添加硬件擴展的方法而言,這點代價還是值得的
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