理解中斷處理

　　本期是本系列的最后一期。下面我們將以前介紹過的內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，并以此來理解單片機(jī)是如何運(yùn)行（處理）的。

　　我們將以發(fā)生中斷時(shí)的處理為例來進(jìn)行思考（圖5）。中斷處理就是指在執(zhí)行某個(gè)程序的過程中，由于某種原因（產(chǎn)生中斷）而導(dǎo)致開始執(zhí)行完全不同的程序。我們以來自外設(shè)功能之一的獨(dú)立的看門狗計(jì)時(shí)器（WDT、所謂的Watch Dog即看門狗的意思）的中斷為例來進(jìn)行分析。在程序正常運(yùn)行時(shí)獨(dú)立的看門狗定時(shí)器將什么也不做，但是在程序失去控制，且沒有按必要的步驟進(jìn)行處理時(shí)就會(huì)產(chǎn)生中斷。使失去控制的程序停下并讓系統(tǒng)穩(wěn)定停止的處理是由通過中斷開始的程序來執(zhí)行的。中斷處理的流程請(qǐng)參照本系列《中斷功能》的圖2。

　　?關(guān)于中斷的結(jié)構(gòu)和處理流程請(qǐng)參照本系列《中斷功能》的內(nèi)容。

　　?關(guān)于看門狗定時(shí)器請(qǐng)參照本系列的《定時(shí)器》的內(nèi)容。

　　（1）首先，在產(chǎn)生中斷時(shí)，必須使運(yùn)行中的程序入棧。

　　（2）在中斷處理 “入棧”時(shí)，將信息存放在堆棧指針指向的地址（堆棧）中。進(jìn)行中斷處理時(shí)存放在堆棧中的信息就是正在執(zhí)行的原先的程序（被中斷的程序）時(shí)的程序計(jì)數(shù)器的值，即原先的程序執(zhí)行到哪一步的信息（地址）。另外，顯示CPU內(nèi)部狀態(tài)的信息和暫時(shí)保存的值也存放在堆棧中。

　　（3）如果CPU內(nèi)部的信息存放在堆棧中且完成“交付”準(zhǔn)備（入棧）后，將執(zhí)行中斷程序。中斷程序與正在執(zhí)行的程序不同且所保存的地址空間也不同，所以程序計(jì)數(shù)器的值與原先程序也完全不同。中斷程序的起始位置將被寫入向量表中。起始位置該寫在向量表中的哪一項(xiàng)取決于所產(chǎn)生的中斷。

　　例如，如果存在不可屏蔽中斷（NMI，即CPU不能屏蔽的中斷），那就從寫有NMI項(xiàng)的地址開始進(jìn)行處理（請(qǐng)參照《單片機(jī)與程序設(shè)計(jì)（上）》的圖2及圖3）。

　　?使用向量表進(jìn)行處理的流程在本系列《單片機(jī)與程序設(shè)計(jì)（上）》中進(jìn)行解說。

　　（4）如上所述，向量表的NMI項(xiàng)中的值（地址）將轉(zhuǎn)移到程序計(jì)數(shù)器中，并從該處開始執(zhí)行。此外，如將數(shù)值設(shè)為0而產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，或者欲存取到無存儲(chǔ)器的位置時(shí)，CPU本身將產(chǎn)生中斷并從向量表中讀取開始處理的地址。此例中，由于在檢測到程序失控時(shí)是通過獨(dú)立的看門狗定時(shí)器進(jìn)行中斷處理的，所以中斷程序?qū)⑹瓜到y(tǒng)停止下來。

　　（5）如為一般的周期性中斷，那么，中斷處理一結(jié)束，且在入棧時(shí)將存放在堆棧中的“執(zhí)行原先執(zhí)行程序時(shí)的信息”返回到CPU。最后返回程序計(jì)數(shù)器的值，并結(jié)束從中斷返回的處理“出棧”。

　　開始中斷程序時(shí)，通過來自外部的信號(hào)或從CPU本身發(fā)出的指令來開始入棧。出棧時(shí)使用“來自中斷的出棧指令”，因此編程人員無需考慮“堆棧中存放有什么信息又是按什么順序來存放的？”等問題，僅需一條指令便可進(jìn)行出棧處理。

　　結(jié)合上期《單片機(jī)與程序設(shè)計(jì)（上）》的內(nèi)容，從執(zhí)行程序的觀點(diǎn)來分析，本期對(duì)于CPU中到底產(chǎn)生了什么變化進(jìn)行了說明。程序存放在地址空間中，且在向量表中保存有起始地址，而且還有將信息暫時(shí)存放的被稱為堆棧的內(nèi)容等等……，在進(jìn)行嵌入式編程時(shí)，必須同時(shí)考慮這些內(nèi)部動(dòng)作后再進(jìn)行編程。如果可通過程序?qū)τ诟?xì)微的部分發(fā)出指示，且能發(fā)揮出該單片機(jī)的能力的話，編程將變得更加容易。

　　本系列共分4期，本期為最后一期。盡管每一期都只介紹非常基礎(chǔ)的內(nèi)容，對(duì)于那些內(nèi)容，我們也盡量做到即使對(duì)于完全不具備相關(guān)知識(shí)的讀者也能看得懂。所以，請(qǐng)您也反復(fù)閱讀，我們相信您一定會(huì)完全理解其內(nèi)容的。