中断系统的应用
实验报告
实验课程名称MCS-51系列单片机系统
实验项目名称中断系统的应用
年级13
专业
姓名
学号
实验时间：2016 年 5月 5 日
一、实验目的
1.熟悉51单片机中中断的概念，中断处理系统的工作原理。
2.学习外部中断技术的使用方法。
3.熟悉中断处理程序的c语言编程方法。
二、实验原理
51 单片机内部有一个中断管理系统，它能对内部的定时器事件、串行通信
的发送和接收事件及外部事件（如键盘按键动作）等进行自动的检测判断，当有某个事件产生时，中断管理系统会置位相应标志通知 CPU，请求 CPU 迅速去处理。CPU 检测到某个标志时，会停止当前正在处理的程序流程，转去处理所发生的事件（针对发生的事件，调用某一特定的函数，称为该事件的中断服务函数），处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续执行原来的程序。
三、实验步骤
外部中断1触发
1.C语言源程序代码
2.用proteus仿真软件设计一个仿真软件，将单片机的P1口作
为输出口，外部中断0键盘外接button,实验原理图及仿真结果如下：
当按下按钮中断开关按钮时，出现led灯变亮。断开中断开关时候，led灯熄灭。
外部中断0触发
1.C语言源程序代码
2.实验原理图和proteus仿真结果如下图：
当按下按钮中断开关按钮时，出现led灯变亮。断开中断开关时候，led灯熄灭。
四、实验总结
这次的实验，我学习到很多东西，在编程序的时候出现很多错误，但在耐心的看完一步一步的程序后，还有学姐的一一为我解答所困
惑的问题，改变外部中断0和外部中断1的不同触发方式，实验的
结果也不相同。但对于现在初学单片机的我来说，学习不论过程，
只看结果。当然，在这次的实验中我受到了很多的启发，希望在以
后的学习过程中，多多学习各种各样对我有意义的方法。
中断系统的应用
实验报告 实验课程名称MCS-51系列单片机系统 实验项目名称中断系统的应用 年级13 专业 姓名 学号 实验时间：2016 年 5月 5 日
一、实验目的 1.熟悉51单片机中中断的概念，中断处理系统的工作原理。 2.学习外部中断技术的使用方法。 3.熟悉中断处理程序的c语言编程方法。 二、实验原理 51 单片机内部有一个中断管理系统，它能对内部的定时器事件、串行通信 的发送和接收事件及外部事件（如键盘按键动作）等进行自动的检测判断，当有某个事件产生时，中断管理系统会置位相应标志通知 CPU，请求 CPU 迅速去处理。CPU 检测到某个标志时，会停止当前正在处理的程序流程，转去处理所发生的事件（针对发生的事件，调用某一特定的函数，称为该事件的中断服务函数），处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续执行原来的程序。 三、实验步骤 外部中断1触发 1.C语言源程序代码 2.用proteus仿真软件设计一个仿真软件，将单片机的P1口作 为输出口，外部中断0键盘外接button,实验原理图及仿真结果如下：
当按下按钮中断开关按钮时，出现led灯变亮。断开中断开关时候，led灯熄灭。 外部中断0触发 1.C语言源程序代码
2.实验原理图和proteus仿真结果如下图： 当按下按钮中断开关按钮时，出现led灯变亮。断开中断开关时候，led灯熄灭。
四、实验总结 这次的实验，我学习到很多东西，在编程序的时候出现很多错误，但在耐心的看完一步一步的程序后，还有学姐的一一为我解答所困 惑的问题，改变外部中断0和外部中断1的不同触发方式，实验的 结果也不相同。但对于现在初学单片机的我来说，学习不论过程， 只看结果。当然，在这次的实验中我受到了很多的启发，希望在以 后的学习过程中，多多学习各种各样对我有意义的方法。
中断异常处理流程
计算机体系结构中,异常或者中断是处理系统中突发事件的一种机制，几乎所有的处理器都提供这种机制。异常主要是从处理器被动接受的角度出发的一种描述，指意外操作引起的异常。而中断则带有向处理器主动申请的意味。但这两种情况具有一定的共性，都是请求处理器打断正常的程序执行流程,进入特定程序的一种机制。若无特别说明，对“异常”和“中断”都不作严格的区分。本文结合经过实际验证的代码对ARM９中断处理流程进行分析，并设计出基于S3Ｃ２４1０芯片的外部中断处理程序。 1.异常中断响应和返回 系统运行时，异常可能会随时发生。当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作： 1) 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器ＬR,以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。 2）将ＣPSR复制到相应的SPＳR中。 3）根据异常类型,强制设置CPSR的运行模式位。 4) 强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。 这些工作是由ＡRM内核完成的,不需要用户程序参与。异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回： 1）将连接寄存器ＬR的值减去相应的偏移量后送到PC中。 2)将SPSR复制回CPSR中。 3) 若在进入异常处理时设置了中断禁止位,要在此清除。 这些工作必须由用户在中断处理函数中实现。为保证在ARＭ处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中,首先要进行异常处理。采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令,跳转到异常处理程序。当ARＭ处理器发生异常时,程序计数器ＰC会被强制设置为对应的异常向量,从而跳转到异常处理程序。当异常处理完成以后,返回到主程序继续执行。可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的,因此复位异常处理程序不需要返回。 2.异常处理程序设计 2．1 异常响应流程
AT89S52中断系统及应用(汇编)
1 第5章AT89S52中断系统及应用 本章要点： 了解中断的基本概念、中断的作用及中断请求方式 掌握AT89S52单片机中断结构 掌握AT89S52单片机6个中断源的中断请求、中断屏蔽、优先级设置等初始化编程方法 掌握非接触式IC卡门禁系统的中断应用方法 5.1中断的概念 为了提高CPU的工作效率以及对实时系统的快速响应，产生了中断控制方式的信息交换。 在日常生活中广泛存在着“中断”的例子。例如一个人正在看书，这时电话铃响了，于是他将书放下去接电话。为了在接完电话后继续看书，他必须记下当时的页号，接完电话后，将书取回，从刚才被打断的位置继续往下阅读。由此可见，中断是一个过程。计算机是这样处理的，当有随机中断请求后，CPU暂停执行现行程序，转去执行中断处理程序，为相应的随机事件服务，处理完毕后CPU恢复执行被暂停的现行程序。 在这个过程中，应注意如下几方面： ?外部或内部的中断请求是随机的，若当前程序允许处理应立即响应； ?在内存中必须有处理该中断的处理程序； ?系统怎样能正确地由现行程序转去执行中断处理程序； ?当中断处理程序执行完毕后怎样能正确地返回。 现在再从另一方面分析,整个中断的处理过程就像子程序调用，但是本质的差异是调用的时间是随机的，调用的形式是不同的。因此，是否可以认为处理中断的过程是一种特殊的子程序调用。如图5.1和图5.2 所示。 中断有两个重要特征：程序切换(控制权的转移)和随机性。 图5.1 子程序调用过程图5.2中断的执行过程 5.2AT89S52中断源与中断向量地址 中断源就是向CPU发出中断请求的来源。AT89S52共有六个中断源：2个外部中断（INT0和INT1）、3个定时器中断（定时器0、1和2）和1个串行中断。如图5.3所示。
8051单片机中断系统结构及中断控制原理
8051单片机中断系统结构及中断控制原理 当几个中断源同时向CPU请求中断时，按所发生的实时事件的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求，于是单片机规定每个中断源的优先级别。 当CPU正在处理一个中断请求，又发生另一个优先级比它高的中断请求，CPU暂时中止对前一中断处理，转而去处理优先级更高的中断请求，待处理完后，再继续执行原来的中断处理程序，这样的过程称为中断嵌套，这样的中断系统称为多级中断系统。 由于外界异步事件中断CPU正在执行的程序时随机的，CPU转向去执行中断服务程序时，除了硬件会自动把断电地址，即16位PC程序计数器的值压入堆栈之外，用户还得注意保护有关工作寄存器，累加器，标志位等信息，这个过程通常称为保护现场。以便在完成中断服务程序后，恢复原工作寄存器，累加器，标志位等的内容，这个过程称恢复现场；最后执行中断返回指令，自动弹出断电到PC，返回主程序，继续执行被中断的程序。 下面我们看看8051中断系统结构及中断控制： 8051单片机有五个中断请求源，四个用于中断控制的寄存器IE.IP.TCON和SCON，用于控制中断的类型，中断允许，中断起停和各种中断源的优先级别。 五个中断源有两个优先级，每个中断源可以编程为高优先级或低优先级中断，可以实现二级中断服务程序嵌套。8051的中断源包括：INT0，INT1引脚输入的外部中断源；三个内部的中断源，即定时器T0的溢出中断源，定时器T1的溢出中断源和串行口的发送/接收中断源。 从INT0，INT1引脚输入的两个外部中断源和它们的触发方式控制位锁存在特殊功能寄存器TCON的低四位，其格式如下： IE1，即TCON.3：外部中断INT1请求标志位。当CPU检测到在INT1引脚上出现的外部中断信号时，由硬件置位IE1=1，请求中断。CPU执行中断服务程序后，IE1位被硬件自动清0. IT1，即TCON.2：外部中断INT1请求类型，触发方式控制位，由软件来置1或清0，以
异常处理机制
异常的基本概念 异常是导致程序终止运行的一种指令流，如果不对异常进行正确的处理，则可能导致程序的中断执行，造成不必要的损失。 在没有异常处理的语言中如果要回避异常，就必须使用大量的判断语句，配合所想到的错误状况来捕捉程序中所有可能发生的错误。 Java异常处理机制具有易于使用、可自行定义异常类、处理抛出的异常同时又不会降低程序运行的速度等优点。因而在java程序设计时应充分地利用java的异常处理机制，以增进程序的稳定性及效率。 当程序中加入了异常处理代码，所以当有异常发生后，整个程序并不会因为异常的产生而中断执行。而是在catch中处理完毕之后，程序正常的结束。 在整个java异常的结构中，实际上有两个最常用的类，分别为Exception和Error 这两个类全都是Throwable的子类。 Exception:一般表示的是程序中出现的问题，可以直接使用try……catch处理。 Error：一般值JVM错误，程序中无法处理。 Java异常处理机制。 在整个java的异常处理中，实际上也是按照面向对象的方式进行处理，处理的步骤如下： 1）一旦产生异常，则首先会产生一个异常类的实例化对象。 2）在try语句中对此异常对象进行捕捉。 3）产生的异常对象与catch语句中的各个异常类型进行匹配，如果匹配成功则执行catch语句中的代码。 异常处理 在定义一个方法时可以使用throws关键字声明，表示此方法不处理异常，而交给方法的调用处进行处理，在方法调用处不管是否有问题，都要使用try……catch块进行异常的捕获与处理。 如果在主方法中使用throws关键字，则程序出现问题后肯定交由jvm处理，将导致程序中断。 与throws关键字不同的是，throw关键字人为的抛出一个异常，抛出时直接抛出异常类的实例化对象即可。 Exception在程序中必须使用try……catch进行处理。RuntimeException可以不使用try……catch进行处理，但是如果有异常产生，则异常将由JVM进行处理。（建议RuntimeException的子类也使用try……catch进行处理，否则产生的异常交给jvm处理会导致程序中断。） 继承关系： Exception》RuntimeException》lllegalArgumentException》NumberFormatException; 异常类必须继承于Exception 建议：继承Exception一般要添加全部父类型一样的构造器！ class NameOrPwdException extends Exception { public NameOrPwdException() {
异常情况处理制度及流程
山西煤炭运销集团 蒲县昊锦塬煤业有限公司异常情况处理制度为认真贯彻落实国家、省、市关于集中开展安全生产大检查的工作安排要求，加强我矿信息监控系统管理水平，做好矿井生产过程中井下环境参数的有效监控，保障矿井安全生产，加强煤矿安全生产管理水平及抗灾能力，特制定本矿异常情况处理制度如下： 一、值班人员按《中心岗位责任制》规定，浏览查询煤矿安全信息，发现异常情况及时处理，并认真填写《异常情况报告处理表》，传真至县监控中心。 二、监控室值班人员发现系统发出异常报警后，值班人员必须立即通知监控室主任、分管领导，同时立即通知矿井调度部门，由监控室主任或分管领导组织相关人员对本次异常报警进行原因分析，并按规定程序及时报上一级网络中心。处理结果应记录备案。调度值班人员接到报警、断电信息后，应立即向矿值班领导汇报，矿值班领导按规定指挥现场人员停止工作，断电时撤出人员。处理过程应记录备案。当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其他区域时，矿井有关人员应按瓦斯事故应急预案手动遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。值班人员接到网络中心发出的报警处理指令后，要立即处理落实，并将处理结果向网络中心反馈。 当工作面瓦斯浓度达到报警浓度时，值班人员应立即通知矿值班领导及监控室主任，并填写异常情况处理报告表传真上报至
县监控中心
；由分管领导或监控室主任安排相关人员进行原因分析，按照瓦斯超限分析原则：①按人工检测值与甲烷传感器对比分析； ②按报警地点的历史曲线对比分析；③按报警地点上风侧检测值对比分析。根据分析结果立即将处理措施下达至矿调度中心按处理措施严格执行。报警期间要采取安全措施，报警消除后将报警的起止时间、分析报告、采取措施和处理结果上报县监控室并存档备案。 三、当煤矿通讯中断、无数据显示时，值班人员要通过传真（或电话）向县监控中心报告，并查明原因，恢复通讯。情况紧急的，由值班人员立即向矿领导汇报，对因故造成通讯中断未及时上报的，要通过电话联系移动公司或长途线务局进行抢修。
中断与中断系统
华东师范大学 电子系 马 潮 7-1 第7章 中断系统与基本应用 中断是现代计算机必备的重要功能。尤其在嵌入式系统和单片机系统中，中断扮演了非常重要的角色。因此，全面深入的了解中断的概念，并能灵活掌握中断技术的应用，成为学习和真正掌握单片机应用非常重要的关键问题之一。 7.1 中断的基本概念 中断是指计算机（MCU ）自动响应一个“中断请求”信号，暂时停止（中断）了当前程序的执行，转而执行为外部设备服务的程序（中断服务程序），并在执行完服务程序后自动返回原程序执行的过程。 单片机一般都具有良好的中断系统，它的优点有： ? 实现实时处理。利用中断技术，MCU 可以及时响应和处理来自内部功能模块或外部 设备的中断请求，并为其服务，以满足实时处理和控制的要求。 ? 实现分时操作，提高了MCU 的效率。在嵌入式系统的应用中可以通过分时操作的方 式启动多个功能部件和外设同时工作。当外设或内部功能部件向MCU 发出中断申请时，MCU 才转去为它服务。这样，利用中断功能，MCU 就可以“同时”执行多个服务程序，提高了MCU 的效率。 ? 进行故障处理。对系统在运行过程中出现的难以预料的情况或故障，如掉电，可以 通过中断系统及时向MCU 请求中断，做紧急故障处理。 ? 待机状态的唤醒。在单片机嵌入式系统的应用中，为了减少电源的功耗，当系统不 处理任何事物，处于待机状态时，可以让单片机工作在休眠的低功耗方式。通常，恢复到正常工作方式往往也是利用中断信号来唤醒。 7.1.1 中断处理过程 在中断系统中，通常将MCU 处在正常情况下运行的程序称为主程序，把产生申请中断信号的单元和事件称为中断源，由中断源向MCU 所发出的申请中断信号称为中断请求信号，MCU 接受中断申请停止现行程序的运行而转向为中断服务称为中断响应，为中断服务的程序称为中断服务程序或中断处理程序。现行程序打断的地方称为断点，执行完中断处理程序后返回断点处继续执行主程序称为中断返回。这一整个 的处理过程称为中断处理过程（图7-1）。 在整个中断处理过程中，由于MCU 执行完中断处理程序后仍然要返回主程序，因此，在执行中断处理程序之前，要将主程序中断处的地址，即断点处（实际为程序计数器PC 的当前值――即将执行的主程序的下一条指令地址，图7-1中的 k+1点）保存起来，称为保护断点。又由于MCU 在执行中断处理程序时，可能会使用和改变主程 序使用过的寄存器、标志位，甚至内存单元，因 此，在执行中断服务程序前，还要把有关的数据保护起来，称为中断现场保护。在MCU 执行 主程序 中断 服务 程 序 K K+1 中断响应 中断返回 中断请求 图7-1 中断过程示意图
单片机课程中断系统的教学设计
单片机课程中断系统的教学设计 摘要：单片机是一门应用性很强的课程。作者结合该课程特点及多年教学与实践经验，从提高学生兴趣、改进教学方法、丰富教学手段入手，对中断系统环节进行了教学设计，以此强化教学效果。 关键词：单片机教学设计教育教学 《单片机原理及应用》是电气、电子、自动化、机电等专业的一门专业基础课，单片机技术在各种智能控制系统中有着广泛的应用，是生产自动化的重要技术手段。为配合生产过程的实际需要，在单片机内部都配置中断系统、定时/ 计数器、串行口三大部件，以实现生产过程的实时性、系统化控制功能。因此，中断系统是单片机课程教学的一个重要环节，学生能否正确、灵活自如地使用中断系统，是检验这一环节教学效果好坏的最终指标。 一、教学目标 1.知识目标 （1）理解中断的概念及其作用；（2）了解中断系统的 结构；（3）掌握中断系统相关的控制寄存器；（4）了解中断响应的条件及其过程；（5）掌握不同中断源的程序入口。 2.能力目标
（1）根据系统控制需要，正确、灵活设置控制寄存器；（2）根据不同的中断源和任务要求，正确设计中断服务程序；（3）通过简单中断系统应用举例，对学生进行中断系统设计的思维方式和分析能力训练。 二、教学重点和难点分析 1.教学重点 （1）中断系统相关控制寄存器；（2）中断服务程序的 结构。 2.教学难点 （1）外部中断源两种触发方式的不同机制及应用时的注意事项；（2）六个中断请求标志产生的条件及其撤销的方式；（3）不同中断标志对应不同的程序入口地址；（4）中断的使能控制；（5）中断优先级的意义及其设置；（6）中断服务程序的功能组成。 三、教学方法 应用对比法、归纳法等。 四、教学过程及策略在教学过程中，总体上采取层次化的组织方式，分为中断的概念、中断相关控制寄存器、中断系统的应用三个层次，由表及里、由浅到深、由理论到实践进行引导式教学。 1.中断的概念 2.中断相关控制寄存器
51单片机中断系统编程
51单片机中断系统编程 51单片机中断系统编程 上传的图片 抱歉,您所在的组无权下载附件,请注册或登陆中断是指如下过程（如下图所示）：CPU 与外设同时工作，CPU执行主程序，外设做准备工作。当外设准备好时向CPU发中断请求信 号，若条件满足，则CPU终止主程序的执行，转去执行中断服务程序。在中断服务程序中 CPU与外设交换信息，待中断服务程序执行完后，CPU再返回刚才终止的主程序继续执行。 5.3.1 中断系统 MCS-51单片机提供了5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储 器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序。5个中断源的符号、名称及产生 的条件如下。 ? INT0：外部中断0，由P3.2端口线引入，低电平或下跳沿引起。 ? INT1：外部中断1，由P3.3端口线引入，低电平或下跳沿引起。 ? T0：定时器/计数器0中断，由T0计数溢出引起。 ? T1：定时器/计数器l中断，由T1计数溢出引起。 ? TI/RI：串行I/O中断，串行端口完成一帧字符发送/接收后引起。 中断源有两级中断优先级，可形成中断嵌套。两个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设 置。整个中断系统的结构框图如图所示。 上传的图片 抱歉,您所在的组无权下载附件,请注册或登陆 中断系统结构框图 2 中断系统的控制寄存器 中断系统有两个控制寄存器（IE和IP），它们分别用来设定各个中断源的打开/关闭和中
断优先级。此外，在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的条件并作为标志位。 （1）中断允许寄存器IE IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址（由低位到高位）分别是A8H-AFH。IE 用 来打开或关断各中断源的中断请求，基本格式如下： 上传的图片 抱歉,您所在的组无权下载附件,请注册或登陆 ? EA：全局中断允许位。EA＝0，禁止一切中断；EA＝1，打开全局中断控制，此时，由各 个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。 ? ×：无效位。 ? ES：串行I/O中断允许位。ES＝1，允许串行I/O中断；ES＝0，禁止串行I/O中断。 ? ETl；定时器/计数器T1中断允许位。ETl＝1，允许T1中断；ETl＝0，禁止T1中断。 ? EXl：外部中断l中断允许位。EXl＝1，允许外部中断1中断；EXl＝0，禁止外部中断1中 断。 ? ET0：定时器/计数器T0中断允许位。ET0＝1，允许T0中断；ET0＝0，禁止TO中断。 ? EX0：外部中断0中断允许位。EX0＝1，允许外部中断0中断；EX0=0，禁止外部中断0中 断。 （2）中断优先级寄存器IP IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址（由低位到高位）分别是B8H一BFH。 MCS-51单片机的中断分为两个优先级，IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级， 其基本格式如下： 上传的图片
第5章中断系统课后习题答案
第5章中断系统 1）作业题 1.8051微控制器中，有几个中断源？几个中断优先级？中断优先级是如何控制的？在出 现同级中断申请时，CPU按什么顺序响应（按由高级到低级的顺序写出各个中断源）？ 各个中断源的入口地址是多少？ 答：8051微控制器中有五个中断源，两个中断优先级。通过IP进行优先级控制。IP为中断优先级寄存器，物理地址为B8H，其中的后五位PS PT1 PX1 PT0 PX0分别控制串行口、定时器/计数器1、外部中断1、定时器/计数器0、外部中断0的优先级。在出现同级中断申请时，CPU按如下顺序响应各个中断源的请求：INT0、T0、INT1、T1、串行口，各个中断源的入口地址分别是0003H、000BH、0013H、001BH、0023H。 2.8051微控制器中，各中断标志是如何产生的，又如何清0的？ 答：每个中断源请求中断时会在SFR的某些寄存器中产生响应的标志位，表示该中断源请求了中断。INT0、INT1、T0和T1的中断标志存放在TCON(定时器/计数器控制寄存器)中，占4位；串行口的中断标志存放在SCON(串行口控制寄存器)中，占2位。 TF0：T0溢出标志，溢出时由硬件置1，并且请求中断，CPU响应后，由硬件自动将TF0清0；不用中断方式时，要用软件清0。 TF1：T1溢出标志，溢出时由硬件置1，并且请求中断，CPU响应后，由硬件自动将TF1清0；不用中断方式时，要用软件清0。 IE0：INT0中断标志，发生INT0中断时，硬件置IE0为1，并向CPU请求中断。 IE1：INT1中断标志，发生INT1中断时，硬件置IE1为1，并向CPU请求中断。SCON:串行口控制寄存器。 TI:串行口发送中断标志，发送完一帧数据时由硬件置位，并请求中断。 RI:串行口接受中断标志，接收到一帧数据时，由硬件置位，并且请求中断。 TI、RI标志，必须用软件清0。 3.简述8051微控制器中中断响应的过程。 答：单片机响应中断的条件：中断源有请求（响应的中断标志位置1），CPU允许所有中断（CPU中断允许位EA=1）,中断允许寄存器IE中，相应中断源允许位置1；没有同级或者高级中断正在服务，现行指令已经执行完毕，若执行指令为RETI或者读/写IE或者IP指令时则该指令的下一条指令也执行完毕。 中断响应的过程： 1）CPU在每个机器周期的S5P2检测中断源。在下一个机器周期的S6按照优先次序查询各个中断标志。若查询到有中断标志为1时，按照优先级别进行处理，即响应中断；2）置相应的“优先级状态”触发器为1，即指出CPU当前正在处理的中断优先级，以阻断同级或者低级中断请求； 3）自动保护断点，即将现行PC内容（即断点地址）压入堆栈，并且根据中断源把相应的
中断的原理
中断解析 一、中断是什么 中断的汉语解释是半中间发生阻隔、停顿或故障而断开。那么，在计算机系统中，我们为什么需要“阻隔、停顿和断开”呢？ 举个日常生活中的例子，比如说我正在厨房用煤气烧一壶水，这样就只能守在厨房里，苦苦等着水开——如果水溢出来浇灭了煤气，有可能就要发生一场灾难了。等啊等啊，外边突然传来了惊奇的叫声“怎么不关水龙头？”于是我惭愧的发现，刚才接水之后只顾着抱怨这份无聊的差事，居然忘了这事，于是慌慌张张的冲向水管，三下两下关了龙头，声音又传到耳边，“怎么干什么都是这么马虎？”。伸伸舌头，这件小事就这么过去了，我落寞的眼神又落在了水壶上。 门外忽然又传来了铿锵有力的歌声，我最喜欢的古装剧要开演了，真想夺门而出，然而，听着水壶发出“咕嘟咕嘟”的声音，我清楚：除非等到水开，否则没有我享受人生的时候。这个场景跟中断有什么关系呢？ 如果说我专心致志等待水开是一个过程的话，那么叫声、电视里传出的音乐不都让这个过程“半中间发生阻隔、停顿或故障而断开”了吗？这不就是活生生的“中断”吗？ 在这个场景中，我是唯一具有处理能力的主体，不管是烧水、关水龙头还是看电视，同一个时间点上我只能干一件事情。但是，在我专心致志干一件事情时，总有许多或紧迫或不紧迫的事情突然出现在面前，都需要去关注，有些还需要我停下手头的工作马上去处理。只有在处理完之后，方能回头完成先前的任务，“把一壶水彻底烧开！” 中断机制不仅赋予了我处理意外情况的能力，如果我能充分发挥这个机制的妙用，就可以“同时”完成多个任务了。回到烧水的例子，实际上，无论我在不在厨房，煤气灶总是会把水烧开的，我要做的，只不过是及时关掉煤气灶而已，为了这么一个一秒钟就能完成的动作，却让我死死地守候在厨房里，在10分钟的时间里不停地看壶嘴是不是冒蒸气，怎么说都不划算。我决定安下心来看电视。当然，在有生之年，我都不希望让厨房成为火海，于是我上了闹钟，10分钟以后它会发出“尖叫”，提醒我炉子上的水烧开了，那时我再去关煤气也完全来得及。我用一个中断信号——闹铃——换来了10分钟的欢乐时光，心里不禁由衷地感叹：中断机制真是个好东西。 正是由于中断机制，我才能有条不紊地“同时”完成多个任务，中断机制实质上帮助我提高了并发“处理”能力。它也能给计算机系统带来同样的好处：如果在键盘按下的时候会得到一个中断信号，CPU就不必死守着等待键盘输入了；如果硬盘读写完成后发送一个中断信号，CPU就可以腾出手来集中精力“服务大众”了——无论是人类敲打键盘的指尖还是来回读写介质的磁头，跟CPU的处理速度相比，都太慢了。没有中断机制，就像我们苦守厨房一样，计算机谈不上有什么并行处理能力。 跟人相似，CPU也一样要面对纷繁芜杂的局面——现实中的意外是无处不在的——有可能是用户等得不耐烦，猛敲键盘；有可能是运算中碰到了0除数；还有可能网卡突然接收到了一个新的数据包。这些都需要CPU具体情况具体分析，要么马上处理，要么暂缓响应，要么置之不理。无论如何应对，都需要CPU暂停“手头”的工作，拿出一种对策，只有在响应之后，方能回头完成先前的使命，“把一壶水彻底烧开！” 先让我们感受一下中断机制对并发处理带来的帮助。 让我们用程序来探讨一下烧水问题，如果没有“中断”（注意，我们这里只是模仿中断的场景，实际上是用异步事件——消息——处理机制来展示中断产生的效果。毕竟，在用户空间
Linux中断处理流程
Linux中断处理流程 先从函数注册引出问题吧。 一、中断注册方法 在linux内核中用于申请中断的函数是request_irq（），函数原型在Kernel/irq/manage.c中定义： int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) irq是要申请的硬件中断号。 handler是向系统注册的中断处理函数，是一个回调函数，中断发生时，系统调用这个函数，dev_id参数将被传递给它。 irqflags是中断处理的属性，若设置了IRQF_DISABLED （老版本中的SA_INTERRUPT，本版zhon已经不支持了），则表示中断处理程序是快速处理程序，快速处理程序被调用时屏蔽所有中断，慢速处理程 序不屏蔽；若设置了IRQF_SHARED （老版本中的SA_SHIRQ），则表示多个设备共享中断，若设置了IRQF_SAMPLE_RANDOM（老版本中的 SA_SAMPLE_RANDOM），表示对系统熵有贡献，对系统获取随机数有好处。（这几个flag是可以通过或的方式同时使用的） dev_id在中断共享时会用到，一般设置为这个设备的设备结构体或者NULL。devname设置中断名称，在cat /proc/interrupts中可以看到此名称。 request_irq()返回0表示成功，返回-INVAL表示中断号无效或处理函数指针为NULL，返回-EBUSY表示中断已经被占用且不能共享。 关于中断注册的例子，大家可在内核中搜索下request_irq。 在编写驱动的过程中，比较容易产生疑惑的地方是： 1、中断向量表在什么位置？是如何建立的？ 2、从中断开始，系统是怎样执行到我自己注册的函数的？ 3、中断号是如何确定的？对于硬件上有子中断的中断号如何确定？ 4、中断共享是怎么回事，dev_id的作用是？ 本文以2.6.26内核和S3C2410处理器为例，为大家讲解这几个问题。 二、异常向量表的建立 在ARM V4及V4T以后的大部分处理器中，中断向量表的位置可以有两个位置：一个是0，另一个是0xffff0000。可以通过CP15协处理器c1寄存器中V位(bit[13])控制。V和中断向量表的对应关系如下： V=0 ～ 0x00000000~0x0000001C V=1 ～ 0xffff0000~0xffff001C arch/arm/mm/proc-arm920.S中 .section ".text.init", #alloc, #execinstr __arm920_setup: ...... orr r0, r0, #0x2100 @ ..1. ...1 ..11 (1) //bit13=1 中断向量表基址为0xFFFF0000。R0的值将被付给CP15的C1.
Windows异常处理流程
Windows异常处理流程 作者：SoBeIt 出处：https://www.sodocs.net/doc/005579347.html,/articles/200412/761.html 日期：2005-01-06 先来说说异常和中断的区别。中断可在任何时候发生，与CPU正在执行什么指令无关，中断主要由I/O设备、处理器时钟或定时器等硬件引发，可以被允许或取消。而异常是由于CPU执行了某些指令引起的，可以包括存储器存取违规、除0或者特定调试指令等，内核也将系统服务视为异常。中断和异常更底层的区别是当广义上的中断(包括异常和硬件中断)发生时如果没有设置在服务寄存器(用命令号0xb向8259-1中断控制器0x20端口读出在服务寄存器1，用0xb向8259-2中断控制器的0xa0端口读出在服务寄存器2)相关的在服务位(每个在服务寄存器有8位，共对应IRQ 0-15)则为CPU的异常，否则为硬件中断。 下面是WINDOWS2000根据INTEL x86处理器的定义，将IDT中的前几项注册为对应的异常处理程序(不同的操作系统对此的实现标准是不一样的，这里给出的和其它一些资料不一样是因为这是windows的具体实现)： 中断号名字原因 0x0 除法错误1、DIV和IDIV指令除0 2、除法结果溢出 0x1 调试陷阱1、EFLAG的TF位置位 2、执行到调试寄存器(DR0-DR4)设置的断点 3、执行INT 1指令 0x2 NMI中断将CPU的NMI输入引脚置位(该异常为硬件发生非屏蔽中断而保留) 0x3 断点执行INT 3指令 0x4 整数溢出执行INTO指令且OF位置位 0x5 BOUND边界检查错误BOUND指令比较的值在给定范围外 0x6 无效操作码指令无法识别 0x7 协处理器不可用1、CR0的EM位置位时执行任何协处理器指令 2、协处理器工作时执行了环境切换 0x8 双重异常处理异常时发生另一个异常 0x9 协处理器段超限浮点指令引用内存超过段尾 0xA 无效任务段任务段包含的描述符无效(windows不 使用TSS进行环境切换，所以发生该异常说明有其它问题) 0xB 段不存在被引用的段被换出内存 0xC 堆栈错误1、被引用内存超出堆栈段限制 2、加载入SS寄存器的描述符的present位置0 0xD 一般保护性错误所有其它异常处理例程无法处理的异常 0xE 页面错误1、访问的地址未被换入内存 2、访问操作违反页保护规则 0x10 协处理器出错CR0的EM位置位时执行W AIT或ESCape指令 0x11 对齐检查错误对齐检查开启时(EFLAG对齐位置位)访问未对齐数据
arm中断处理流程
ARM编程特别是系统初始化代码的编写中通常需要实现中断的响应、解析跳转和返回等操作，以便支持上层应用程序的开发，而这往往是困扰初学者的一个难题。中断处理的编程实现需要深入了解ARM内核和处理器本身的中断特征，从而设计一种快速简便的中断处理机制。需要说明的是，具体的上层高级语言编写的中断服务函数不在本文的讨论范围之内。 ARM处理器异常中断处理概述 当异常中断发生时，系统执行完当前指令后，将跳转到相应的异常中断处理程序处执行。当异常中断处理程序执行完成后，程序返回到发生中断的指令的下一条指令处执行。在进入异常中断处理程序时，要保存被中断的程序的执行现场。从异常中断处理程序退出时，要恢复被中断的程序的执行现场。ARM体系中通常在存储地址的低端固化了一个32字节的硬件中断向量表，用来指定各异常中断及其处理程序的对应关系。当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作： 1）保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位； 2）设置当前程序状态寄存器CPSR中相应的位； 3）将寄存器lr_mode设置成返回地址； 4）将程序计数器(PC)值设置成该异常中断的中断向量地址，从而跳转到相应的异常中断处理程序处执行。 在接收到中断请求以后， ARM处理器内核会自动执行以上四步，程序计数器PC总是跳转到相应的固定地址。从异常中断处理程序中返回包括下面两个基本操作： 1）恢复被屏蔽的程序的处理器状态； 2）返回到发生异常中断的指令的下一条指令处继续执行。 当异常中断发生时，程序计数器PC所指的位置对于各种不同的异常中断是不同的，同样，返回地址对于各种不同的异常中断也是不同的。例外的是，复位异常中断处理程序不需要返回，因为整个应用系统是从复位异常中断处理程序开始执行的。 支持中断跳转的解析程序 解析程序的概念和作用 如前所述，ARM处理器响应中断的时候，总是从固定的地址开始的，而在高级语言环境下开发中断服务程序时，无法控制固定地址开始的跳转流程。为了使得上层应用程序与硬件中断跳转联系起来，需要编写一段中间的服务程序来进行连接。这样的服务程序常被称作中断解析程序。 每个异常中断对应一个4字节的空间，正好放置一条跳转指令或者向PC寄存器赋值的数据访问指令。理论上可以通过这两种指令直接使得程序跳转到对应的中断处理程序中去。但实际上由于函数地址值为未知和其它一些问题，并不这么做。这里给出一种常用的中断跳转流程：
单片机主中断原理
单片机主中断原理 有关中断的概念 什么是中断，我们从一个生活中的例子引入。你正在家中看书，突然电话铃响了，你放下书本，去接电话，和来电话的人交谈，然后放下电话，回来继续看你的书。这就是生活中的“中断”的现象，就是正常的工作过程被外部的事件打断了。 仔细研究一下生活中的中断，对于我们学习单片机的中断也很有好处。第一、什么可经引起中断，生活中很多事件可以引起中断：有人按了门铃了，电话铃响了，你的闹钟闹响了，你烧的水开了….等等诸如此类的事件，我们把可以引起中断的称之为中断源，单片机中也有一些可以引起中断的事件，8031中一共有5个：两个外部中断，两个计数/定时器中断，一个串行口中断。 第二、中断的嵌套与优先级处理：设想一下，我们正在看书，电话铃响了，同时又有人按了门铃，你该先做那样呢？如果你正是在等一个很重要的电话，你一般不会去理会门铃的，而反之，你正在等一个重要的客人，则可能就不会去理会电话了。如果不是这两者（即不等电话，也不是等人上门），你可能会按你通常的习惯去处理。总之这里存在一个优先级的问题，单片机中也是如此，也有优先级的问题。优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况，也发生在一个中断已产生，又有一个中断产生的情况，比如你正接电话，有人按门铃的情况，或你正开门与人交谈，又有电话响了情况。考虑一下我们会怎么办吧。 第三、中断的响应过程：当有事件产生，进入中断之前我们必须先记住现在看书的第几页了，或拿一个书签放在当前页的位置，然后去处理不同的事情（因为处理完了，我们还要回来继续看书）：电话铃响我们要到放电话的地方去，门铃响我们要到门那边去，也说是不同的中断，我们要在不同的地点处理，而这个地点通常还是固定的。计算机中也是采用的这种方法，五个中断源，每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个中断的程序，当然在去之前首先要保存下面将执行的指令的地址，以便处理完中断后回到原来的地方继续往下执行程序。具体地说，中断响应可以分为以下几个步骤：1、保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈。2、寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的中断，查找5个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的，与编程者无关。在这5个入口地址处存放有中断处理程序（这是程序编写时放在那儿的，如果没把中断程序放在那儿，就错了，中断程序就不能被执行到）。3、执行中断处理程序。4、中断返回：执行完中断指令后，就从中断处返回到主程序，继续执行。 究竟单片机是怎么样找到中断程序所在位置，又怎么返回的呢？我们稍后再谈.
第五章 中断系统应用
第五章中断系统 第一节中断系统 现代微机控制系统中，主要依靠中断机制实现对外界随机发生的事件做出及时处理。所谓中断是指CPU暂时终止当前任务，转而处理突发事件，事件处理完成后，再回到原来被终止的地方，继续原来的工作。 1．中断相关概念 中断源：引起中断的原因,中断申请的来源，中断源可以是I/O设备、故障、时钟、调试中人为进行的设置等。 中断响应过程：CPU暂时终止当前工作，转去处理事件的过程。 中断服务：对事件的处理过程。 中断返回：事件处理完毕，回到原来被中止的地方。 中断优先级：当有多个中断源同时向CPU申请中断时，CPU优先响应最需紧急处理的中断请求，处理完毕再响应优先级别较低的中断，中断优先级直接反映每个中断源的中断请求被CPU响应的优先程度。 中断嵌套：CPU响应了某一中断源的中断请求，并正在执行它的中断服务程序时，若有优先级更高的中断源提出中断请求，那么CPU将停止正在执行的中断服务程序，转而响应和处理优先级更高的中断服务程序，等处理完成后再执行原来的中断服务程序，这就是中断嵌套。 2．中断的应用 中断的应用包括中断设置、中断请求，中断响应，中断处理、中断返回五个部分。 1）中断设置 中断设置包括中断允许设置、中断优先级设置和外部中断触发方式设置3个部分。 中断允许控制寄存器IE用于设置中断允许或禁止；中断优先级控制寄存器IP用于设置中断优先级的高低；外部中断的触发方式可以通过特殊功能寄存器TCON进行设置。 2）中断请求 5个中断源中2个为外部中断，3个为内部中断。 外部中断源 ①INT0 外部中断0请求，通过P3.2引脚引入，中断请求标志为IE0。 ②INT1 外部中断1请求，通过P3.3引脚引入，中断请求标志为IE1。 内部中断源 ①T0 定时/计数器0溢出中断申请，中断请求标志为TF0。 ②T1 定时/计数器1溢出中断申请，中断请求标志为TF1。 ③TXD/RXD 串行口中断，当串行口发送或接收完一帧数据时，申请中断，发送中断
异常及中断处理
一．ARM异常中断处理概述 1、中断的概念 中断是一个过程，是CPU在执行当前程序的过程中因硬件或软件的原因插入了另一段程序运行的过程。因硬件原因引起的中断过程的出现是不可预测的，即随机的，而软中断是事先安排的。 2、中断源的概念 我们把可以引起中断的信号源称之为中断源。 3、中断优先级的概念 ARM处理器中有7种类型的异常，按优先级从高到低的排列如下：复位异常（Reset）、数据异常（Data Abort）、快速中断异常（FIQ）、外部中断异常（IRQ）、预取异常（Prefetch Abort）、软件中断(SWI)和未定义指令异常（Undefined instruction） 二．ARM体系异常种类 下面是ARM的7种异常 当异常发生时，处理器会把PC设置为一个特定的存储器地址。这一地址放在被称为向量表（vector table）的特定地址范围内。向量表的入口是一些跳转指令，跳转到专门处理某个异常或中断的子程序。 当异常产生时, ARM core: 拷贝CPSR 到SPSR_
中断系统的功能
中断系统 中断装置和中断处理程序统称为中断系统。 中断系统是计算机的重要组成部分。实时控制、故障自动处理、计算机与外围设备间的数据传送往往采用中断系统。中断系统的应用大大提高了计算机效率。 不同的计算机其硬件结构和软件指令是不完全相同的，因此，中断系统也是不相同的。计算机的中断系统能够加强CPU对多任务事件的处理能力。中断机制是现代计算机系统中的基础设施之一，它在系统中起着通信网络作用，以协调系统对各种外部事件的响应和处理。中断是实现多道程序设计的必要条件。 中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。 引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点成为断点。CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现实行软件和硬件综合完成，硬件部分叫做硬件装置，软件部分成为软件处理程序。 中断系统的功能 1）实现中断响应和中断返回 当CPU收到中断请求后，能根据具体情况决定是否响应中断，如果CPU没有更急、更重要的工作，则在执行完当前指令后响应这一中断请求。CPU中断响应过程如下：首先，将断点处的PC值（即下一条应执行指令的地址）推入堆栈保留下来，这称为保护断点，由硬件自动执行。然后，将有关的寄存器内容和标志位状态推入堆栈保留下来，这称为保护现场，由用户自己编程完成。保护断点和现场后即可执行中断服务程序，执行完毕，CPU由中断服务程序返回主程序，中断返回过程如下：首先恢复原保留寄存器的内容和标志位的状态，这称为恢复现场，由用户编程完成。然后，再加返回指令RETI，RETI指令的功能是恢复PC值，使CPU返回断点，这称为恢复断点。恢复现场和断点后，CPU将继续执行原主程序，中断响应过程到此为止。 2）实现优先权排队 通常，系统中有多个中断源，当有多个中断源同时发出中断请求时，要求计算机能确定哪个中断更紧迫，以便首先响应。为此，计算机给每个中断源规定了优先级别，称为优先权。这样，当多个中断源同时发出中断请求时，优先权高的中断能先被响应，只有优先权高的中断处理结束后才能响应优先权低的中断。计算机按中断源优先权高低逐次响应的过程称优先权排队，这个过程可通过硬件电路来实现，亦可通过软件查询来实现。 3）实现中断嵌套 当CPU响应某一中断时，若有优先权高的中断源发出中断请求，则CPU能中断正在进行的中断服务程序，并保留这个程序的断点（类似于子程序嵌套），响应高级中断，高级中断处理结束以后，再继续进行被中断的中断服务程序，这个过程称为中断嵌套。如果发出新的中断请求的中断源的优先权级别与正在处理的中断源同级或更低时，CPU不会响应这个中断请求，直至正在处理的中断服务程序执行完以后才能去处理新的中断请求。