《片机中断》课件.pptxVIP

微控制器的中断机制微控制器中断是一种特殊的信号处理机制,可以打断正在执行的程序,转而执行中断服务程序。这种机制提高了系统的实时性和响应能力,是嵌入式系统中不可或缺的关键技术之一。byhpzqamifhr@

什么是中断中断是一种异步的信号机制,用于让处理器暂时中断当前的任务,转而去执行更加紧急的任务。当外部设备或内部模块需要处理器的服务时,会向处理器发送中断信号,此时处理器会暂停当前的程序执行,转而去响应这个中断请求。中断是实现嵌入式系统实时性和响应性的关键技术之一。

中断的特点高效快捷中断机制可以快速响应外部事件,比轮询方式更加高效。及时性中断可以及时处理重要的操作,保证系统实时性能。灵活性中断可以根据不同的优先级进行灵活的协调处理。

中断的分类1外部中断由外部硬件设备或传感器触发的中断,如按键、编码器、定时器溢出等。2内部中断由CPU内部事件触发的中断,如除零错误、非法指令、内存访问错误等。3软件中断由软件指令引起的中断,可用于系统调用、中断模拟等。4时钟中断由系统时钟周期性触发的中断,用于时间管理和系统调度。

中断向量表定义中断向量表是一种重要的硬件结构,用于存储中断服务程序的入口地址。当发生中断时,处理器会根据中断源自动跳转到对应的中断服务程序地址执行。作用中断向量表可以快速定位中断源,提高系统的响应速度和效率。它是实现中断机制的关键部件之一。特点每个中断源对应一个独立的向量地址向量地址按中断优先级顺序进行排列通过读取向量表可以快速确定中断源向量表位于处理器的特殊存储区域用途中断向量表广泛应用于单片机、DSP、ARM等嵌入式处理器中,是实现快速中断响应的重要硬件基础。

中断优先级多层次优先级中断请求有多个层级的优先级,高优先级的中断会先得到响应。这允许系统能够快速响应关键任务,提高整体性能。动态调整中断优先级可以根据实际需求进行动态调整,以适应变化的系统需求和负荷情况。这增加了系统的灵活性和可扩展性。冲突协调当出现多个中断请求同时发生时,系统需要通过优先级机制来协调和处理,以确保关键任务优先得到执行。

中断的响应过程监测中断请求CPU持续监测是否有中断请求发生。一旦检测到有中断请求,CPU就会暂时中断当前的程序执行。保存当前状态CPU会保存当前执行程序的上下文信息,如程序计数器、通用寄存器等,以便中断服务程序结束后能够恢复原来的状态。确定中断源CPU会根据中断向量表确定是哪个中断源发生了中断请求,并跳转到对应的中断服务程序入口地址。执行中断服务程序CPU开始执行中断服务程序,完成相应的中断处理任务,比如收发数据、更新状态等。恢复现场并返回中断服务程序执行完毕后,CPU会恢复之前保存的上下文信息,然后返回到中断发生前的程序执行位置,继续执行原有程序。

中断的响应时间中断响应时间是指从中断发生到CPU开始执行中断服务程序之间的时间。响应时间越短,表示系统能够更快地响应外部事件,从而提高实时性能。中断响应时间影响因素最短响应时间CPU中断检测机制、中断控制器硬件设计最长响应时间中断优先级、当前CPU执行状态、系统中断嵌套情况良好的中断响应时间能确保系统实时性能,是嵌入式系统设计的关键指标之一。需要通过硬件和软件措施来优化中断响应时间。

中断的嵌套中断嵌套的机制当一个高优先级的中断出现时,正在执行的低优先级中断会被中断,并由高优先级的中断服务程序来处理。中断嵌套可以提高系统的响应效率和实时性。中断优先级管理通过设置不同中断源的优先级,可以确保关键任务的及时响应。合理的中断优先级设计是中断嵌套的基础。中断嵌套的返回机制当高优先级中断服务程序执行完毕后,系统会自动返回到被中断的低优先级中断,确保系统状态的连续性。中断嵌套的设计要考虑中断返回的复杂性。

中断的屏蔽中断屏蔽的作用中断屏蔽可以暂时禁止某些中断的响应,避免中断服务程序被频繁打断,提高系统的实时性和稳定性。中断屏蔽的方式通常通过设置中断使能寄存器来实现中断的屏蔽和开启,灵活控制中断的响应。中断屏蔽的优先级中断屏蔽需要考虑中断的优先级,避免屏蔽高优先级中断,确保关键任务不被延迟。

中断的挂起挂起条件在某些情况下,较低优先级的中断请求可能会被较高优先级的中断请求挂起,需要等待较高优先级中断服务完成后才能被响应。挂起机制处理器会维护一个中断挂起标志位,用于跟踪当前是否有中断被挂起。当新的中断到来时,会检查该标志位以决定是否立即响应。挂起时间中断的挂起会延长中断响应的时间,因此需要合理安排中断优先级,避免低优先级中断长时间得不到响应。

中断的触发条件1外部事件外部硬件设备发生的各种事件,如I/O设备操作完成、传感器检测到信号变化等,都可以触发中断。2内部事件单片机内部某些状态的变化,如定时器溢出、错误检测、除零错误等,均可以产生内部中断。3软件触发有些中断是由软件指令主动触发的,