PIC中档单片机的中断总结

liyf

PIC中档单片机的中断总结

与51或者其他系列的单片机相比，PIC 单片机的中断机制有其特殊之处，针对我们一些初学者存在的一些问题和疑惑，我在此做一个个人总结，不当的地方，请站友们指正。


  先摘引三个对PIC中断理解的回帖，然后我再对中断活动的过程、应该注意的事项、及一个疑惑进行较详细的总结和解释。

---------------
john frank ：关于pic中断有些不明白的地方  

借用大虾的程序;
;******************** 中断服务代码
    btfss    INTCON,T0IE      ; 判断是否为T0中断
    goto    other_int
    btfss    INTCON,T0IF      ; it ’s the time of T0 int
    goto    other_int
    bcf    INTCON,T0IF      ; 是T0中断,清除中断标志
    movlw    0x10          ; 微秒的高位字节加上定时时间 256x16分频=4096=0x1000的高位(0x10)
    addwf    us+1
    goto    end_int           
other_int              ; 可添加其他中断服务代码
    nop              ; other isr code can be added
;**********************************
end_int                  ; 恢复现场

=================
假如又有新的中断正好在这段程序中间产生
btfss    INTCON,T0IF         
goto    other_int
bcf    INTCON,T0IF      
程序岂不是要出错跑飞了



john frank：

谢谢你的关注。

我讲一下自己的理解，权做回答，不当之处，还请站友们指点。


    pic中档单片机系列没有“硬件中断优先级别”（请允许我这样说），含义是指：当内核正在处理当前的中断服务A时，在这个期间里，其他任何中断的产生，只能使其标志位xxIF置1，不能剥夺当前中断服务对CPU的占用权（反应在PC指针不能被新的中断改变指向），必须等到当前中断服务处理A完毕，然后，根据goto other_int语句的转向，依次判断。若新发生的中断处理代码在中断服务A之后（前、后指代码在ROM中地址顺序，越大越后），则进行新发生的中断处理；若恰好新发生的中断服务代码在刚被处理完毕的中断服务A代码之前，则将不予理会，（即程序指针PC不会在中断处理代码空间中又返回到0004H的入口），等到执行到retfie 后返回主程序，然后再次进入中断入口0004H...

   之所以说其无“硬件中断优先级别”是与“软件中断优先级别”对应的，通过中断服务代码对中断标志和IE的检测的先后，可设立优先级。

   当然，准确地说，这是一种顺序，而非级别，呵呵。

   如果了解一下51的中断系统，相信你能更好地理解PIC的中断的级别：
将会出现你说的情况，当优先级更高的中断来临时，内核将暂时停止当前中断服务，保存当前中断服务的现场，执行优先级更高的中断服务，处理完成后，恢复现场，执行未处理完成的中断服务....，最后，返回主程序。

   
   小弟讲得有点烦琐，并不形象，可能还有纰漏和谬误之处，请大家指正，相信john frank在仔细看书之后，应该可以形成自己的正确看法。


zdtdl ：小弟说两句～～  

简单地说，当系统响应一个中断时，GIE位将被自动清零以禁止其他的中断，在执行中断返回指令RETFIE后系统再自动置GIE位1开放中断。只要不在中断程序中对GIE置1，就不会产生反复进入中断的现象，靠查询方式决定响应谁。PIC也有中断嵌套，可以形成多级嵌套，甚至自身嵌套，不过嵌套的级数绝对不能超过硬件堆栈的深度。

-------------------------

   PIC中档单片机的中断总结正文


一、中断活动的过程

  对于PIC单片机来说，一次中断的过程大致有下列阶段：

为了使得说明形象和直观，本文采用一些诙谐的语句来比喻说明：
中断请求---------比喻成申请买经济适用房的请求
中断标志-------一份申请书
本中断使能xxIE-----本单位领导
PEIE-------------户口办公室主任
GIE--------------银行的管理信贷的科长

  1. 中断请求：房子太少，儿子要结婚了，得买房了，可资源和财力有限，不能卖商品房， 只好按特殊情况处理，写一份申请书(中断标志位IF置1);

  2. 本单位领导xxIE看了之后， 如果给你盖了一个戳：(即该中断使能位IE=1),那么恭喜你，这份申请书可以提交到更高一级的部门;如果没盖（xxIE=0），那么对不起，先放我这里吧，等我们研究研究好后再说。如果你不开心，要拿回申请书撕掉，呵呵，那么IF=0；你的购房请求之梦破灭；

  3. xxIE领导将根据户口，将这些请求书给分类，一类是外地迁来的户口，提交给户口办公室PEIE主任审查，PEIE主任如果给你盖了个戳(PEIE=1),那么，他将会把申请书提交给银行的GIE科长批准，否则就是放在这里再研究研究或者你要回来撕毁；一类是本地户口，可直接提交给银行的GIE科长批准,然后你将申请书带到GIE科长的办公室。

  4. GIE科长盖了章之后(GIE=1),然后，你就可以拿着申请书去找房地产商要房子了(此时PC指针=0004H)，因为GIE科长有很多事情要做，所以他每盖了一次戳之后（注意是一次不是一个，因为也许有多个中断同时发生，也就是说有其他地方的人来请GIE盖戳），就在办公室门外挂了个牌子：请勿打扰。他自己则休息去了，直到接到RETFIE的电话或者有人打他的手机。

  5. 房地产商准备给房子了，不过你最好得先把各项手续给填好，叫5w押金，另外协议阿，合同阿，都得自己搞定，这叫“保护现场”。

  6. 房地产商开始上班了，于是挨个查“申请书”是谁提交的，以便给你安排你预定的房子。这个叫“中断查询”。

  7. 查到是你的后，然后打电话让你过来，带你去看房子，把钥匙给你。这个交“中断处理”。

  8. 钥匙交给你之后，房子你是到手了，不过这份申请书就失效了，房地产商将该申请书销毁。这个叫“清除中断标志”。

  9. 好啦，现在你可以去房地产商自己去要回以前交的押金，身份证啊等等。这个叫“恢复现场”。

  10. 最后，房地产商办完了，让RETFIE小姐打个电话给GIE科长(执行RETFIE指令)，GIE科长才起来，把“请勿打扰”的牌子取下，让其他的带着申请书的人进来。当然，如果你的事情还没搞定，GIE科长的关系户打了他的手机(你在办事时－处理中断时，若有GIE被置1)，他也会开门取下“请勿打扰”的牌子，让关系户进来，给他盖好章。这下就对不起了，人家有关系，所以你的事情要马上停下来，先等关系户办完他的事情之后，再给你办你的事情。这个叫“中断嵌套”，要注意GIE科长有8个关系户(硬件堆栈的深度为8级)哦。


二、需要注意的问题：


1. 中断现场的保护(可以参考以前的帖子，在xieyubing版主的指点下，有恰当的例子);

2. 初次上电复位、电源跌落复位和其他情况下的复位，均使得全局中断位GIE和其他中断使能位xxIE=0；

3. 中断标志位的状态与该中断源是否被屏蔽无关，与全局中断使能位GIE也无关。
4. 当开放某一中断源时，该中断源就是通过中断标志向CPU申请中断的，无论什么原因，只要标志位IF置1(可以用软件强行置1),均会产生中断请求。

5. 当中断标志位为1，如果该中断被屏蔽或者被禁止了，只要不清除标志位，那么该中断请求会被潜伏下来，一旦屏蔽解除，立即产生中断响应。反之，如果在屏蔽/禁止条件解除之前清除了该标志位，那么则无中断请求。

6. 当CPU响应任一中断时，全局中断使能位GIE会自动清零；当中断返回时，它有自动置1。如果在中断处理期间，用软件将已经清零的GIE位又重新置位，这个时候若再出现中断请求，就可以形成了中断嵌套。即：在处理某一中断期间又响应了其他中断请求，就形成了中断嵌套，此时，前一中断处理过程会被暂停而进入新的中断处理，当新中断处理完毕后，才会继续处理前一个被搁置的中断。此方式可以形成多级嵌套，但不能超过硬件堆栈的深度8级，以免造成堆栈溢出而不能正常返回。

7. 如果同时发生多个中断请求，则中断处理的顺序取决于中断程序中的检查中断源的顺序。

8. 若要防止中断请求被丢失：则要注意下面两种情况：如果同一中断源的中断发生间隔时间大于该中断服务的处理时间，则可能出现中断事件被忽略(体现在中断服务的过程中，标志位被连续发生来两次置位),例如：中断事件发生的时间间隔为30ms，中断服务处理加上跳转判断的时间为50ms，则情况将会如下所示：

   [中断次数----------1][中断次数----------2][中断次数----------3][中断次数----------4]
   [处理次数------------------------1][处理次数------------------------2][处理次数------------------------4]
如果在中断处理一开始就清除IF，那么如上图所示，中断事件3、4 在处理次数2的过程中发生来两次，那么即使IF清除发生在中断次数3发生之前，也将丢失第三次中断。


另外，即使中断出现的时间间隔大于中断服务的时间间隔，如果清除中断标志位的指令安排在中断服务子程序的尾部，就有可能造成丢失该中断请求(即两次中断标志置位的事件只对应一条清除指令和一次中断处理。

9. 在进行查表操作时必须禁止CPU响应中断，以避免中断返回时跳转到不希望的地址上去。

三、一个疑惑


一个疑问：一些书上提到：如果对寄存器INTCON进行“读-改-写”操作的时候，要事先将GIE清0，再对INTCON进行操作，然后将GIE恢复为1
即BCF INTCON,GIE
  BSF INTCON,XX
  BSF INTCON,GIE
所提到的理由是：当CPU正在执行一条对INTCON寄存器进行“读-改-写”操作的指令时，如果恰好发生了中断请求，则中断服务程序会被执行两次。这是因为当中断请求发生后INTCON寄存器的GIE寄存器会被硬件自动清零（屏蔽所有中断），并且程序转入中断例程入口（0004h）。当GIE被清零后，这时如果CPU正在执行一条对INTCON“读-改-写”的指令时，则GIE位还会被写会操作重新置1，这样就会造成CPU两次进入中断服务程序。


该段解释晦涩难懂，根据中断发生过程的时序（PICmicro中档单片机系列参考手册的第8-2页）：在第n个指令周期里，CPU检测到IF标志位为1，则在n+1个周期内将自动使得GIE=0，该周期内既不取指也不执行指令，然后在n+2个指令周期里，0004h指针装入PC指针，该周期也不运行其他指令，只完成0004H->(PC)的取指过程，第n+3个指令周期里，CPU执行0004h地址的指令码，并同时取0005h的指令码。

显然，作者提到的“当GIE被清零后，这时如果CPU正在执行一条对INTCON“读-改-写”的指令时，则GIE位还会被写会操作重新置1，这样就会造成CPU两次进入中断服务程序。”的解释存在下面的问题：GIE被硬件自动清零时的那个周期，是一个空运行周期，CPU并不执行指令，下一个周期也是空运行周期，不过是完成将0004h地址中的代码取指操作。然后就开始了0004h地址的代码的执行操作和0005h地址代码的取指过程。那么GIE在被硬件自动清零后要想置会1，只有两种方法：RETFIE指令使GIE自动置1；通过软件指令对GIE人为置1。显然，如果对GIE人为置1的指令执行在对该标志位清零前，那么会出现前文所述的中断嵌套（设该中断为A），如果没有其他中断发生且执行顺序先于中断A且对中断A的标志清零的话，那么中断A的嵌套是一个死循环。就不是执行两次的问题了----因为同一个中断嵌套时，GIE在自动清零被软件置一永远都发生在清除IF之前，那么IF一直得不到清除，而GIE又几乎一直都是1。


作者所说的情况似乎是这样的：读改写INTCON指令按如下过程分解：读INTCON的时候，GIE先是为1的，此时发生了中断，GIE被硬件清零，开始执行中断服务程序，然后再IF标志没有清除之前，执行INTCON的其他位的修改和写回操作，也将中断发生前的GIE读为1的信息写回GIE，这样，CPU被迫发生了第二次中断。显然，这样是将BSF  INTCON, XX指令分解得支离破碎---本来一个指令周期可以完成的指令被跨了多个指令周期；而且一个指令周期的指令被CPU在不同地址处分解执行读改写过程。

如果不是这样的话，那么作者的解释就自相矛盾：“当CPU正在执行一条对INTCON寄存器的‘读-改-写’操作的指令时，如果恰好发生了中断请求  ”与“当GIE被清零后，这是如果CPU正在执行一条对INTCON‘读-改-写’的指令时”相互矛盾。

李小路

谢谢分享！