AVR單片機(jī)——中斷系統(tǒng)
中斷的優(yōu)點(diǎn)
中斷函數(shù)只在中斷觸發(fā)源觸發(fā)的時(shí)候才會(huì)執(zhí)行,其他時(shí)間不執(zhí)行. 如果不使用中斷而且如果要根據(jù)某個(gè)端口的變化而作相應(yīng)的函數(shù)操作,就必須不斷地查詢端口的信號(hào),而中斷不用,只要端口一有變化,就會(huì)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入中斷函數(shù), 我覺得這就是中斷的目的,也是優(yōu)點(diǎn).
中斷優(yōu)先級(jí)
1) AVR單片機(jī)在同一個(gè)優(yōu)先級(jí)中,中斷向量入口地址越低,其優(yōu)先級(jí)越高。AVR單片機(jī)在響應(yīng)中斷以后,會(huì)禁止系統(tǒng)響應(yīng)其余中斷。如果程序需要在某個(gè)中斷服務(wù)程序中響應(yīng)其它中斷事件,可以在該中斷服務(wù)程序中用重新使能全局中斷即可。否則,AVR單片機(jī)只有在退出中斷進(jìn)程時(shí),才重新使能全局中斷。
2) AVR(至少是ATmega16)單片機(jī)采用固定的硬件優(yōu)先級(jí)方式，不支持通過軟件對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)重新設(shè)定。
AVR有不同的中斷源。每個(gè)中斷和復(fù)位在程序空間都有獨(dú)立的中斷向量。所有的中斷事件都有自己的使能位。當(dāng)使能位置位，且狀態(tài)寄存器的全局中斷使能位I 也置位時(shí)，中斷可以發(fā)生。
3) AVR單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)只在同時(shí)觸發(fā)中斷時(shí) 優(yōu)先級(jí)高的中斷先進(jìn)行處理,而對(duì)于51單片機(jī)中低級(jí)別的中斷不能打斷高級(jí)別的中斷,在AVR單片機(jī)中低級(jí)別的中斷卻可以
中斷相關(guān)寄存器
1.MCUCR——MCU控制寄存器
SM2 SE SM1 SM0 ISC11 ISC10 ISC01 ISC00
位3,2——ISC11,ISC10：中斷觸發(fā)方式控制1 位1與位0
外部中斷1由引腳INT1激發(fā)，如果SREG寄存器的I標(biāo)志位和相應(yīng)的中斷屏蔽位置位的話。在檢測(cè)邊沿前MCU首先采樣INT1引腳上的電平。如果選擇了邊沿觸發(fā)方式或電平變化觸發(fā)方式，那么持續(xù)時(shí)間大于一個(gè)時(shí)鐘周期的脈沖將觸發(fā)中斷，過短的脈沖則不能保證觸發(fā)中斷。如果選擇低電平觸發(fā)方式，那么低電平必須保持到當(dāng)前指令執(zhí)行完成。
ISC11 ISC10 說明
0 0 INT1為低電平時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求
0 1 INT1引腳上任意的邏輯電平變化都將引發(fā)中斷
1 0 INT1的下降沿產(chǎn)生異步中斷請(qǐng)求
1 1 INT1的上升沿產(chǎn)生異步中斷請(qǐng)求
位1,0–ISC01,ISC00：中斷0觸發(fā)方式控制位 1與位0
外部中斷0由引腳INT0激發(fā)，如果SREG寄存器的I標(biāo)志位和相應(yīng)的中斷屏蔽位置位的話。在檢測(cè)邊沿前MCU首先采樣INT0引腳上的電平。如果選擇了邊沿觸發(fā)方式或電平變化觸發(fā)方式，那么持續(xù)時(shí)間大于一個(gè)時(shí)鐘周期的脈沖將觸發(fā)中斷，過短的脈沖則不能保證觸發(fā)中斷。如果選擇低電平觸發(fā)方式，那么低電平必須保持到當(dāng)前指令執(zhí)行完成。
ISC01 ISC00 說明
0 0 INT0為低電平時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求
0 1 INT0引腳上任意的邏輯電平變化都將引發(fā)中斷
1 0 INT0的下降沿產(chǎn)生異步中斷請(qǐng)求
1 1 INT0的上升沿產(chǎn)生異步中斷請(qǐng)求
2.MCUCSR——MCU控制與狀態(tài)寄存器
JTD ISC2 – JTRF WDRF BORF EXTRF PORF
位6——ISC2:中斷2觸發(fā)方式控制
異步外中斷2由外部引腳INT2激活，如果SREG寄存器的I標(biāo)志和GICR寄存器相應(yīng)的中斷屏蔽位置位的話。若ISC2寫0，INT2的下降沿激活中斷。若ISC2寫1，INT2的上升沿激活中斷。INT2的邊沿觸發(fā)方式是異步的。只要INT2引腳上產(chǎn)生寬度大于Table 36所示數(shù)據(jù)的脈沖就會(huì)引發(fā)中斷。若選擇了低電平中斷，低電平必須保持到當(dāng)前指令完成，
然后才會(huì)產(chǎn)生中斷。而且只要將引腳拉低，就會(huì)引發(fā)中斷請(qǐng)求。改變ISC2時(shí)有可能發(fā)生中斷。因此建議首先在寄存器GICR里清除相應(yīng)的中斷使能位INT2，然后再改變ISC2。最后，不要忘記在重新使能中斷之前通過對(duì)GIFR寄存器的相應(yīng)中斷標(biāo)志位INTF2寫'1’其清零。
3.GICR——通用中斷控制寄存器
INT1 INT0 INT2 – – – IVSEL IVCE
位7——INT1：使能外部中斷請(qǐng)求1
當(dāng)INT1為'1’，而且狀態(tài)寄存器SREG的I標(biāo)志置位，相應(yīng)的外部引腳中斷就使能了。MCU通用控制寄存器–MCUCR的中斷敏感電平控制1位1/0(ISC11與ISC10)決定中斷是由上升沿、下降沿，還是INT1電平觸發(fā)的。只要使能，即使INT1引腳被配置為輸出，只要引腳電平發(fā)生了相應(yīng)的變化，中斷將產(chǎn)生。
位6——INT0：使能外部中斷請(qǐng)求0
當(dāng)INT0為'1’，而且狀態(tài)寄存器SREG的I標(biāo)志置位，相應(yīng)的外部引腳中斷就使能了。MCU通用控制寄存器–MCUCR的中斷敏感電平控制0位1/0(ISC01與ISC00)決定中斷是由上升沿、下降沿，還是INT0電平觸發(fā)的。只要使能，即使INT0引腳被配置為輸出，只要引腳電平發(fā)生了相應(yīng)的變化，中斷將產(chǎn)生。
位 5——INT2:使能外部中斷請(qǐng)求2
當(dāng)INT2為'1’，而且狀態(tài)寄存器SREG的I標(biāo)志置位，相應(yīng)的外部引腳中斷就使能了。MCU通用控制寄存器–MCUCR的中斷敏感電平控制2位1/0(ISC2與ISC2)決定中斷是由上升沿、下降沿，還是INT2電平觸發(fā)的。只要使能，即使INT2引腳被配置為輸出，只要引腳電平發(fā)生了相應(yīng)的變化，中斷將產(chǎn)生。
4.GIFR——通用中斷標(biāo)志寄存器
INTF1 INTF0 INTF2 – – – – –
位 7——INTF1：外部中斷標(biāo)志1
INT1引腳電平發(fā)生跳變時(shí)觸發(fā)中斷請(qǐng)求，并置位相應(yīng)的中斷標(biāo)志INTF1。如果SREG的位I以及GICR寄存器相應(yīng)的中斷使能位INT1為”1”，MCU即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷向量。進(jìn)入中斷服務(wù)程序之后該標(biāo)志自動(dòng)清零。此外，標(biāo)志位也可以通過寫入”1”來清零。
位6——INTF0：外部中斷標(biāo)志0
INT0引腳電平發(fā)生跳變時(shí)觸發(fā)中斷請(qǐng)求，并置位相應(yīng)的中斷標(biāo)志INTF0。如果SREG的位I以及GICR寄存器相應(yīng)的中斷使能位INT0為”1”，MCU即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷向量。進(jìn)入中斷服務(wù)程序之后該標(biāo)志自動(dòng)清零。此外，標(biāo)志位也可以通過寫入”1”來清零。
位 5——INTF2：外部中斷標(biāo)志2
INT2引腳電平發(fā)生跳變時(shí)觸發(fā)中斷請(qǐng)求，并置位相應(yīng)的中斷標(biāo)志INTF2。如果SREG的位I以及GICR寄存器相應(yīng)的中斷使能位INT2為”1”，MCU即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷向量。進(jìn)入中斷服務(wù)程序之后該標(biāo)志自動(dòng)清零。此外，標(biāo)志位也可以通過寫入”1”來清零。注意，當(dāng)INT2中斷禁用進(jìn)入某些休眠模式時(shí)，該引腳的輸入緩沖將禁用。這會(huì)導(dǎo)致INTF2標(biāo)志設(shè)置信號(hào)的邏輯變化。
一些重要的點(diǎn)
一、中斷信號(hào)往往是電信號(hào)的某種變化形式，如
脈沖的上升沿或下降沿
高電平或低電平
電平變化
二、中斷向量
中斷請(qǐng)求被cpu檢測(cè)到之后，如果中斷控制系統(tǒng)允許，cpu會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移，執(zhí)行一個(gè)固定的程序空間地址的指令。
這個(gè)固定地址叫做中斷入口地址，也叫中斷向量。而這個(gè)地址是有單片機(jī)的硬件來決定的。
一般這個(gè)地址不放置具體的程序，只放置一條跳轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)向真正的中斷服務(wù)程序。
三、AVR不支持軟件改變中斷優(yōu)先級(jí)，即其優(yōu)先級(jí)是固定的。
四、中斷源分為三類
1.非屏蔽中斷，如reset中斷，無法屏蔽
2.屏蔽中斷，大部分中斷都是可屏蔽的
3.軟件中斷，AVR不支持，好像ARM里面有，可以作為操作系統(tǒng)的中斷調(diào)用。
五、中斷響應(yīng)條件
響應(yīng)A中斷 = 全局中斷允許標(biāo)志 AND 中斷A允許標(biāo)志 AND 中斷A標(biāo)志
全局中斷允許標(biāo)志對(duì)于AVR就是其標(biāo)志寄存器SREG的I位，SREG.7，gcc中打開和關(guān)閉的方法為sei()和cli()
中斷允許標(biāo)志，一般來說每個(gè)中斷都會(huì)有單獨(dú)的允許標(biāo)志位，放置在某個(gè)相關(guān)的寄存器中，通過單獨(dú)設(shè)置那一位可以打開或關(guān)閉相應(yīng)的中斷。
中斷標(biāo)志，一般說來這個(gè)標(biāo)志都是硬件觸發(fā)的，就是一旦滿足那個(gè)條件，這個(gè)標(biāo)志自動(dòng)為1，不需要手動(dòng)設(shè)置。
六、中斷向量區(qū)大小 = 中斷源個(gè)數(shù) x 每個(gè)中斷向量所占的字?jǐn)?shù)
七、中斷標(biāo)志位一般會(huì)在cpu響應(yīng)中斷后自動(dòng)清除，或在中斷服務(wù)程序中通過讀寫專門的寄存器而自動(dòng)清除。
當(dāng)然也可以對(duì)其進(jìn)行軟件清除，清除方法是對(duì)其寫1(這點(diǎn)比較怪)
八、中斷標(biāo)志會(huì)一直保持，如果中斷被禁止或者是cpu不能馬上響應(yīng)的話。這是稱作“掛起”，一旦cpu可以響應(yīng)了，則馬上按優(yōu)先級(jí)處理中斷。
九、個(gè)別中斷不帶中斷標(biāo)志，比如配置為低電平觸發(fā)的外部中斷。只要滿足條件就會(huì)向cpu一直發(fā)送中斷申請(qǐng)。
這里就會(huì)出現(xiàn)這樣的問題：
1.cpu暫時(shí)沒響應(yīng)中斷，低電平?jīng)]有了，這樣就少了一次服務(wù)
2.cpu響應(yīng)了，響應(yīng)完事，低電平還在，又多服務(wù)了一次
所以設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意
一般這種低電平觸發(fā)中斷方式用于喚醒處于休眠模式的cpu，可參考具體方案。
十、AVR響應(yīng)中斷時(shí)會(huì)將全局中斷允許位關(guān)掉，不響應(yīng)其它中斷，所以也就不允許中斷的嵌套。
當(dāng)然可以在中斷服務(wù)程序中，將其開啟，但是這樣做是非常危險(xiǎn)的，不提倡。
十一、中斷響應(yīng)的過程如下
1.清零全局中斷
2.將具體被響應(yīng)的中斷標(biāo)志位清零
3.中斷斷點(diǎn)地址壓入堆棧，同時(shí)SP減2
4.自動(dòng)將中斷向量地址壓入PC，強(qiáng)制執(zhí)行。
以上均由硬件自動(dòng)完成，軟件需要做的事情如下：
1.中斷入口處指令：rjmp reset
2.中斷服務(wù)程序
3.返回指令 reti
十二、
非常要注意的是中斷只保存和恢復(fù)了斷點(diǎn)的PC值，對(duì)其它的寄存器均沒有保護(hù)，所以如果在中斷服務(wù)程序中要是改變了某些寄存器的值的話就容易出現(xiàn)問題。
所以，中斷服務(wù)程序要盡量短，不做多余的操作，并且一旦對(duì)sreg有破壞的話，一定要在先將其壓入堆棧。
十三、技巧
在使能一個(gè)中斷允許位之前，最好將改中斷的中斷標(biāo)志位清除，然后馬上使能允許位。
這樣可以避免一些不必要的錯(cuò)誤，如果之前改標(biāo)志為1的話，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的中斷。
再說一次，清除標(biāo)志位的方法是對(duì)其寫1。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-25
