中断原理实验pppt课件
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《中断技术》课件
中断技术的作用
中断技术可以提高计算机的并发性和响应性，同时简化了编程模型，并支持了多任务的操作 系统、设备驱动程序和嵌入式系统的实现。
中断与轮询
与中断相比，轮询需要不停地查询外设状态，从而浪费了CPU资源，同时也无法及时响应外 设的事件。
中，如磁盘中断、网卡中断 等。
中断技术 PPT 课件
中断技术是计算机科学中重要的一个概念。本课程将介绍中断技术的基本概 念、分类、实现、编程、应用和未来发展，并探讨中断技术的重要性、优缺 点以及实际应用。快来学习吧！
什么是中断技术？
中断的定义
中断是指在程序执行过程中，CPU暂停正在执行的任务，转而去执行另一段特定的代码，当 这段代码执行完后，再回到原来的任务继续执行的过程。
2
中断向量表
中断向量表是一个预定义数组，存储了中断处理程序的入口地址，硬件设备会发 送中断号给CPU，CPU根据中断号找到相应的中断向量表地址，跳转到对应的中 断处理程序。
3
中断处理程序
由操作系统或设备驱动程序提供的中断处理程序会响应中断请求，执行相应的操 作，最后返回到原来的任务并恢复进程状态。
中断编程
总结
中断技术的重要性
中断技术的优点与缺点
中断技术是计算机科学中基础而 重要的一个概念，支撑了现代计 算机系统和各种应用程序的实现。
中断技术可以提高计算机的并发 性和响应性，同时也存在一些安 全性、复杂性和可靠性等方面的 问题。
中断技术在实际应用中的 作用
中断技术在操作系统、设备驱动 程序、嵌入式系统等领域有广泛 应用，在提高系统性能、响应速 度、商品化等方面发挥着重要作 用。
中断响应的基本框架
中断处理程序的编写方法
中断程序一般包括保存现场、处 理中断请求、恢复现场三个步骤。
中断技术可以提高计算机的并发性和响应性，同时简化了编程模型，并支持了多任务的操作 系统、设备驱动程序和嵌入式系统的实现。
中断与轮询
与中断相比，轮询需要不停地查询外设状态，从而浪费了CPU资源，同时也无法及时响应外 设的事件。
中，如磁盘中断、网卡中断 等。
中断技术 PPT 课件
中断技术是计算机科学中重要的一个概念。本课程将介绍中断技术的基本概 念、分类、实现、编程、应用和未来发展，并探讨中断技术的重要性、优缺 点以及实际应用。快来学习吧！
什么是中断技术？
中断的定义
中断是指在程序执行过程中，CPU暂停正在执行的任务，转而去执行另一段特定的代码，当 这段代码执行完后，再回到原来的任务继续执行的过程。
2
中断向量表
中断向量表是一个预定义数组，存储了中断处理程序的入口地址，硬件设备会发 送中断号给CPU，CPU根据中断号找到相应的中断向量表地址，跳转到对应的中 断处理程序。
3
中断处理程序
由操作系统或设备驱动程序提供的中断处理程序会响应中断请求，执行相应的操 作，最后返回到原来的任务并恢复进程状态。
中断编程
总结
中断技术的重要性
中断技术的优点与缺点
中断技术是计算机科学中基础而 重要的一个概念，支撑了现代计 算机系统和各种应用程序的实现。
中断技术可以提高计算机的并发 性和响应性，同时也存在一些安 全性、复杂性和可靠性等方面的 问题。
中断技术在实际应用中的 作用
中断技术在操作系统、设备驱动 程序、嵌入式系统等领域有广泛 应用，在提高系统性能、响应速 度、商品化等方面发挥着重要作 用。
中断响应的基本框架
中断处理程序的编写方法
中断程序一般包括保存现场、处 理中断请求、恢复现场三个步骤。
单片机中断的应用PPT
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-4
yiher
IE寄存器
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-5
yiher
IP寄存器
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-6
yiher
自然优先等级
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
yiher
中断的应用
第六章
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-1
yiher
本章内容
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-2
yiher
MCS-51中断控制系统
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-3
yiher
中断流程
2019/7/22
6-7
yiher
不同优先等级下，程序执行的流程
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-8
yiher
不同优先等级下，程序执行的流程
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-9
yiher
TCON寄存器
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-32
yiher
实例演练6-4-3
两个外部中断实验
2019/7/22
例說89S51-C語言89S51-C语言
6-33
yiher
6-3-3 目 标
• 主程序正常执行时，P1所连接的八LED将闪烁。 • 按INT0按钮开关，则进入INT0中断状态，P1所连接的八
《单片机中断系统》PPT课件
在中断系统中，高优先级的中断请求能中断正在进行 的较低级的中断源处理。 中断系统
能实现中断功能并能对中断进行管理的硬件和软件称 为中断系统。
本章将讨论MCS51系列单片机的中断系统。
a
3
中断请求是在执行程序的过程中的随机发生的，中断系
统要解决的问题是：
1）CPU在不断的执行指令中，是如何检测到随机发生
中断服务程序 入口 0003H
0013H
000BH
001BH
002BH
0023H
6
(1)中断的允许和禁止——中断控制寄存器IE IE寄存器的各位对应相应的中断源，如果允许该中断
源中断则该位置1，禁止中断则该位0 。
EA
- ET2
ES
ET1
EX1 ET0 EX0
中断总 不 控允/禁 用
T2 允/禁
串行口 允/禁
的中断请求？
2）如何使中断的双方（CPU方和中断源方）均能人为
控制，允许中断或禁止中断。
3）由于中断产生的随机性，不可能在程序中安排调子
程序指令或转移指令，那么如何实现正确的转移，以便为
该中断源服务呢？
4）中断源有多个，而CPU只有一个，当有多个中断源
同时有中断请求时，用户怎么控制 CPU 按照自己的需要安
ET1
1 ES
1 ET2 EA
源允许 总允a许
IP PX0 1
0
PT0 1 0
PX1 1 0
PT1 1 0
PS 1 0
PT2 1 0
优先级
高
自
级
然
中
优
断
先
请
级
求
矢量地址
PC
硬件查询
能实现中断功能并能对中断进行管理的硬件和软件称 为中断系统。
本章将讨论MCS51系列单片机的中断系统。
a
3
中断请求是在执行程序的过程中的随机发生的，中断系
统要解决的问题是：
1）CPU在不断的执行指令中，是如何检测到随机发生
中断服务程序 入口 0003H
0013H
000BH
001BH
002BH
0023H
6
(1)中断的允许和禁止——中断控制寄存器IE IE寄存器的各位对应相应的中断源，如果允许该中断
源中断则该位置1，禁止中断则该位0 。
EA
- ET2
ES
ET1
EX1 ET0 EX0
中断总 不 控允/禁 用
T2 允/禁
串行口 允/禁
的中断请求？
2）如何使中断的双方（CPU方和中断源方）均能人为
控制，允许中断或禁止中断。
3）由于中断产生的随机性，不可能在程序中安排调子
程序指令或转移指令，那么如何实现正确的转移，以便为
该中断源服务呢？
4）中断源有多个，而CPU只有一个，当有多个中断源
同时有中断请求时，用户怎么控制 CPU 按照自己的需要安
ET1
1 ES
1 ET2 EA
源允许 总允a许
IP PX0 1
0
PT0 1 0
PX1 1 0
PT1 1 0
PS 1 0
PT2 1 0
优先级
高
自
级
然
中
优
断
先
请
级
求
矢量地址
PC
硬件查询
单片机中断原理(共34张PPT)
3.
中断优先级越高, 则响应优先权就越高。当CPU正 在执行中断服务程序时, 又有中断优先级更高的中断申 请产生, 这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高 级中断申请, 待高级中断处理程序完毕再返回原中断 程序断点处继续执行, 这一过程称为“中断嵌套”。
4. 中断响应的一般过程
(1) 在每条指令结束后, 系统都自动检测中断请 求信号, 如果有中断请求，且CPU处于开中断状 态下, 则响应中断。
• 采用了中断技术后的计算机, 可以解决 CPU与外设之间速度匹配的问题, 使计算 机可以及时处理系统中许多随机的参数 和信息, 同时, 它也提高了计算机处理故 障与应变的能力。
“中断”与“查询”相比： 执行效率↑ 实时性 ↑
2.
中断源是指在计算机系统中可以向 CPU发出中断请求的来源。 通常有I/O 设备、实时控制系统中的随机参数和信 息故障源等。
例如, 某软件中对寄存器IE、 IP设置如下: MOV IE, ＃ 8FH MOV IP, ＃ 06H
则此时该系统中:
· CPU中断允许; · 允许外部中断 0、 外部中断 1、 定时器 /计数器 0、 定时器 /计数器1提出的中断申请; · 允许中断源的中断优先次序为: 定时器 /计数器 0>外部中断 1>外部中断 0>定时器/计数器 1。
(5) 返回, 此时 CPU将推入到堆栈的断点地 址弹回到程序计数器, 从而使CPU继续执行刚 才被中断的程序。
5.2 MCS - 51中断系统
图5.1 MCS - 51中断系统结构框图
中断源
表 5.1 8051 中 断 源
中断标志（Flag）
IE0：外部中断0中断标志
TF0：定时器/计数器0中断标志 IE1：外部中断1中断标志
单片机的中断系统ppt课件
89C51中断控制
TCON TF1
TF0
IE1 IT1 IE0 IT0
3、IE1：外部中断1的中断请求标志。 INT1（P3.3）。 当检测到外部中断引脚1 上存在有效的中断请求信 号时，由硬件使IE1置1。当CPU响应中断请求时， 由硬件使IE1清0。
4、IE0：外部中断0的中断请求标志。INT0（P3.2）。 其含义与IE1类同。
程
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5
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中断的意义
一、中断的概念
I. 可实现分时操作（CPU与多个外设并行工作） II. 可实现实时处理（被控对象信息随机变化） III. 可进行故障处理（及时处理突发事件）
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6
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二、89C51中断系统结构及中断控制
89C51的结构
1、TF1：定时器/计数器T1溢出中断请求标志位。
当启动T1计数后，T1从初值开始加1计数，计数 器最高位产生溢出时，由硬件使TF1置1，并向 CPU发出中断请求。当CPU响应中断时，硬件 将自动对TF1清0。
2、TF0：定时器/计数器T0溢出中断请求标志位。
含义与TF1类同。
11
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单击此各处控编制辑位母的版含标义题样式
字节地址：98H
SCON
位地址
TI RI 99H 98H
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16
单击SC此ON处中编控辑制母位版的标含题义样式
89C51中断控制
SCON
TI RI
1、TI：串行口发送中断请求标志。
CPU将一个数据写入发送缓冲器SBUF时，就 启动发送。每发送完一帧串行数据后，硬件置位 TI。但CPU响应中断时，并不清除TI，必须在中断 服务程序中由软件对TI清0。
《单片机原理与技术》课件第7章-中断
1．定时器/计数器控制寄存器TCON
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
IT0：外部中断INT0触发方式选择 位。可由用户用软件选择。 • IT0=1：设定外部中断引脚信号为下降 沿触发方式。 •
IT1：外部中断INT1触发方式选择 位，其功能类似于IT0。 • IE0：外部中断INT0触发有效标志 位。 • IE1：外部中断INT1触发有效标志 位，其功能类似于IE0。 •
•
定时器0与定时器1标志为TF0与TF1， 在定时器溢出周期的S5P2设置。然后其值 在下一周期由电路查询。然而，定时器2标 志TF2是在S2P2设置且在定时器溢出的同 一周期内被查询。 Nhomakorabea•
若请求有效且响应的条件正确，至请 求的服务例程的硬件子例程调用将是下一 条要执行的指令。CALL自己需要两个周期。 因此，在外部中断请求的激活与服务例程 的第一条指令的执行开始之间，至少需要3 个完整的机器周期。图7-9所示为中断响应 时序。
图7-4 中断响应、服务及返回流程图
7.3 80C51中的中断结构
7.3.1 中断启用
图7-5 MCS-51中断源
图7-6 80C51中的IE（中断启用）寄存器
7.3.2
中断优先权
图7-7 80C51中的IP（中断优先级）寄存器
7.3.3
•
中断如何处理
在操作中，所有中断标志在每个机器 周期的S5P2期间被采样。在下一个机器周 期期间查询采样。若找到一启用的中断的 标志已设置，中断系统生成一LCALL至在 程序存储器中的适当单元，至中断服务例 程的LCALL的生成，由以下3个条件中的任 一个阻断：
中断PPT课件
（3）中断允许控制寄存器IE （0A8H）
EA
ES ET1 EX1 ET0 EX0
2021
12
（3）中断允许控制寄存器IE （0A8H）
EA
ES ET1 EX1 ET0 EX0
EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位：分别是 INT 0 / INT 1 ，T0/T1，串行 口的中断允许控制位。
=0 ：禁止中断； =1 ：允许中断。 EA：总的中断允许控制位（总开关）： =0 ：禁止全部中断； =1 ：允许中断。
2021
5
8051的5个中断源的中断服务入口地址之间相差8个单元。 这8个存储单元用来存储中断服务程序一般来说是不够的。用户 常在中断服务程序地址入口处放一条三字节的长转移指令。一 般地，主程序从0030H单元以后开始存放。例如：
ORG 0000H
LJMP MAIN; 转入主程序，START为主程序地址标号
中断入口保护现场关中断中断服务主体程序恢复现场开中断设置计数器串行口的有关参数中断返回指令reti例题2设8051外部中断源接引脚中断触发方式为信号负跳变触发试编制8051中断系统的初始化程序
４ MCS-51单片机的中断系统
2021
1
4.1 中断的基本概念
1．中断的定义
所谓“中断”，是指CPU执行正常程序时，系统中出现特 殊请求，CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事 件（执行中断服务程序），处理完毕（中断服务完成）后，
2021
3
8051的中断结构如下图所示。
2021
4
中断服务程序入口地址：
中断响应的主要内容就是由硬件自动生成一条长调用指令 （LCALL addr16），CPU执行这条长调用指令便响应中断， 转入相应的中断服务程序。这里的addr16就是程序存储器中 相应的中断服务程序的入口地址，MCS-51的5个中断源的中 断服务程序入口地址是固定的，如下表所示。
EA
ES ET1 EX1 ET0 EX0
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（3）中断允许控制寄存器IE （0A8H）
EA
ES ET1 EX1 ET0 EX0
EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位：分别是 INT 0 / INT 1 ，T0/T1，串行 口的中断允许控制位。
=0 ：禁止中断； =1 ：允许中断。 EA：总的中断允许控制位（总开关）： =0 ：禁止全部中断； =1 ：允许中断。
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8051的5个中断源的中断服务入口地址之间相差8个单元。 这8个存储单元用来存储中断服务程序一般来说是不够的。用户 常在中断服务程序地址入口处放一条三字节的长转移指令。一 般地，主程序从0030H单元以后开始存放。例如：
ORG 0000H
LJMP MAIN; 转入主程序，START为主程序地址标号
中断入口保护现场关中断中断服务主体程序恢复现场开中断设置计数器串行口的有关参数中断返回指令reti例题2设8051外部中断源接引脚中断触发方式为信号负跳变触发试编制8051中断系统的初始化程序
４ MCS-51单片机的中断系统
2021
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4.1 中断的基本概念
1．中断的定义
所谓“中断”，是指CPU执行正常程序时，系统中出现特 殊请求，CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事 件（执行中断服务程序），处理完毕（中断服务完成）后，
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3
8051的中断结构如下图所示。
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中断服务程序入口地址：
中断响应的主要内容就是由硬件自动生成一条长调用指令 （LCALL addr16），CPU执行这条长调用指令便响应中断， 转入相应的中断服务程序。这里的addr16就是程序存储器中 相应的中断服务程序的入口地址，MCS-51的5个中断源的中 断服务程序入口地址是固定的，如下表所示。
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TEC-8 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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TEC-8 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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TEC-8 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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五、实验任务
1．了解中断每个信号的意义和变化条件，将主程 序和中断服务程序手工汇编成十六进制机器代码。 此项任务在预习中完成。
设置为正常位置。 将信号IR4-I/O、IR5-I/O、IR6-I/O、IR7-I/O、C-
I/O、 Z-I/O依次通过接线孔连接。使TEC-8模型 计算机成为能够运行程序的整机系统。 打开电源。
11
2．通过控制台写存储器操作，将主程序和中断服 务程序写入存储器。为了保证此程序能够循环执 行，应当将R1预先设置为01H。R0的初值设置为 00H。
0111 1000
offset offset
无条件转移 JMP [Rd]
PC ← Rd
1001
Rd
XX
输出
OUT Rs
DBUS ← Rs
1010
XX
Rs
中断返回
IRET
返回断点
1011
XX
XX
关中断
DI
禁止中断
1100
XX
XX
开中断
EI
允许中断
1101
XX
XX
停机
STP
暂停运行
1110
XX
XX
TEC-8 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
3．执行3遍主程序和中断子程序
⑴DP设置为连续运行方式(DP=0) ，使模型计算 机复位。按QD按钮，启动程序开始执行。
⑵按一次PULSE按钮，产生一个中断请求信号 PULSE，中断主程序的运行。记录断点PC、R0的 值。
12
⑶DP设置为单拍方式(DP=1)，在数据开关上设置 中断服务程序的入口地址45H。按QD按钮，一步 步执行中断服务程序，直到返回到断点为止。
1
三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路
2
TEC-8模型计算机中有一个简单的单级中断系统， 只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功 能，旨在说明最基本的工作原理。
Rd
Rs
加1
INC Rd
Rd ← Rd + 1
0100
Rd
XX
取数
LD Rd, [Rs]
Rd ← [Rs]
0101
Rd
Rs
存数
ST Rs, [Rd]
Rs → [Rd]
0110
Rd
Rs
C条件转移 Z条件转移
JC addr JZ addr
C=1，则 PC←@ + offset
Z=1，则 PC←@ + offset
TEC-8模型计算机中有2条指令用于允许和屏蔽中 断。EI指令称作开中断指令，此条指令执行后， TEC-8响应中断。DI指令称作关中断指令。此条 指令执行后，即使发生中断请求，TEC-8也不响应 中断请求。
按下PULSE按钮产生高电平有效的中断请求脉冲 信号。
3
为保存中断断点的地址，以便程序被中断后能够 返回到原来的地址继续执行，设置了一个中断地 址寄存器IAR，当信号LIAR为1时，在T3的上升沿， 将PC保存在IAR中。当信号IABUS为1时，IABUS 中保存的PC送数据总线DBUS，指示灯显示出中 断地址。
2．将TEC-8连接成一个完整的模型计算机。
3．将主程序和中断服务程序装入存储器，执行3 遍主程序和中断服务程序。列表记录中断有关信号 的变化情况。特别记录好断点和R0的值。
4．将存储器00H中的EI指令改为DI，重新运行程 序，记录发生的现象。
10
六、实验步骤 将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关
机器码
14
地址 45H 46H 47H
指令 ADD R0，R0
EI IRET
机器代码
15
七、实验要求 1．认真做好实验的预习，在预习时将程序
汇编成机器十六进制代码。 2．写出实验报告，内容是： ⑴实验目的。 ⑵填写主程序的机器码。 ⑶填写中断服务程序的机器码。 ⑷填写中断原理实验结果。 3、分析实验结果，得到什么结论？ 4、简述TEC-8模型计算机的中断机制。
16
八、可研究和探索的问题 在TEC-8模型计算机中，采用的是信号
PULSE高电平产生中断。如果改为信号 PULSE的上升沿产生中断，怎么设计时序发 生器中的中断机制？提出设计方案。
17
《 计算机组成原理 》第五版 白中英 主编 科学出版社
《TEC-8 计算机硬件综合实验系统实验 指导书》清华大学科教仪器厂
18
中断向量即中断服务程序的入口地址，本实验系 统中由数据开关SD7~SD0提供。
4
5
名称
加法 减法
助记符 功 能
ADD Rd, Rs Rd ← Rd + Rs SUB Rd, Rs Rd ← Rd - Rs
指令格式
IR(7-4) IR(3-2) IR(1-0)
0001
Rd
Rs
0010
Rd
Rs
逻辑与 AND Rd, Rs Rd ← Rd and Rs 0011
一、实验类型 原理性+分度，模拟单级中断和中 断返回的过程；
⑵通过简单的中断系统，掌握中断控制器、中断 向量、中断屏蔽等概念；
⑶了解微程序控制器与中断控制器协调的基本原 理；
⑷掌握中断子程序和一般子程序的本质区别，掌 握中断的突发性和随机性。
4．将存储器00H的指令改为DI，按照步骤3，重 做一遍，记录发生的现象。
13
地址
00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H
指令
EI
INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 JMP [R1]