PIC單片機的中斷總結

與51或者其他系列的單片機相比，PIC單片機的中斷機制有其特殊之處，針對我們一些初學者存在的一些問題和疑惑，我在此做一個個人總結，不當的地方，請站友們指正。sO100
???? 先摘引三個對PIC中斷理解的回帖，然后我再對中斷活動的過程、應該注意的事項、及一個疑惑進行較詳細的總結和解釋。
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???? johnfrank：關于pic中斷有些不明白的地方
???? 借用大蝦的程序;
???? ;********************中斷服務代碼
???? btfssINTCON,T0IE;判斷是否為T0中斷
???? gotoother_int
???? btfssINTCON,T0IF;it’sthetimeofT0int
???? gotoother_int
???? bcfINTCON,T0IF;是T0中斷,清除中斷標志
???? movlw0x10;微秒的高位字節加上定時時間256x16分頻=4096=0x1000的高位(0x10)
???? addwfus+1
???? gotoend_int
???? other_int;可添加其他中斷服務代碼
???? nop;otherisrcodecanbeadded
???? ;**********************************
???? end_int;恢復現場
???? =================
???? 假如又有新的中斷正好在這段程序中間產生
???? btfssINTCON,T0IF
???? gotoother_int
???? bcfINTCON,T0IF
???? 程序豈不是要出錯跑飛了
???? johnfrank：
???? 謝謝你的關注。
???? 我講一下自己的理解，權做回答，不當之處，還請站友們指點。
???? pic中檔單片機系列沒有“硬件中斷優先級別”（請允許我這樣說），含義是指：當內核正在處理當前的中斷服務A時，在這個期間里，其他任何中斷的產生，只能使其標志位xxIF置1，不能剝奪當前中斷服務對CPU的占用權（反應在PC指針不能被新的中斷改變指向），必須等到當前中斷服務處理A完畢，然后，根據gotoother_int語句的轉向，依次判斷。若新發生的中斷處理代碼在中斷服務A之后（前、后指代碼在ROM中地址順序，越大越后），則進行新發生的中斷處理；若恰好新發生的中斷服務代碼在剛被處理完畢的中斷服務A代碼之前，則將不予理會，（即程序指針PC不會在中斷處理代碼空間中又返回到0004H的入口），等到執行到retfie后返回主程序，然后再次進入中斷入口0004H...
???? 之所以說其無“硬件中斷優先級別”是與“軟件中斷優先級別”對應的，通過中斷服務代碼對中斷標志和IE的檢測的先后，可設立優先級。
???? 當然，準確地說，這是一種順序，而非級別，呵呵。
???? 如果了解一下51的中斷系統，相信你能更好地理解PIC的中斷的級別：
???? 將會出現你說的情況，當優先級更高的中斷來臨時，內核將暫時停止當前中斷服務，保存當前中斷服務的現場，執行優先級更高的中斷服務，處理完成后，恢復現場，執行未處理完成的中斷服務....，最后，返回主程序。
???? 小弟講得有點煩瑣，并不形象，可能還有紕漏和謬誤之處，請大家指正，相信johnfrank在仔細看書之后，應該可以形成自己的正確看法。
???? zdtdl：小弟說兩句～～
???? 簡單地說，當系統響應一個中斷時，GIE位將被自動清零以禁止其他的中斷，在執行中斷返回指令RETFIE后系統再自動置GIE位1開放中斷。只要不在中斷程序中對GIE置1，就不會產生反復進入中斷的現象，靠查詢方式決定響應誰。PIC也有中斷嵌套，可以形成多級嵌套，甚至自身嵌套，不過嵌套的級數絕對不能超過硬件堆棧的深度。
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???? PIC中檔單片機的中斷總結正文
???? 一、中斷活動的過程
???? 對于PIC單片機來說，一次中斷的過程大致有下列階段：
???? 為了使得說明形象和直觀，本文采用一些詼諧的語句來比喻說明：
???? 中斷請求---------比喻成申請買經濟適用房的請求
???? 中斷標志-------一份申請書
???? 本中斷使能xxIE-----本單位領導
???? PEIE-------------戶口辦公室主任
???? GIE--------------銀行的管理信貸的科長
???? 1.中斷請求：房子太少，兒子要結婚了，得買房了，可資源和財力有限，不能賣商品房，只好按特殊情況處理，寫一份申請書(中斷標志位IF置1);
???? 2.本單位領導xxIE看了之后，如果給你蓋了一個戳：(即該中斷使能位IE=1),那么恭喜你，這份申請書可以提交到更高一級的部門;如果沒蓋（xxIE=0），那么對不起，先放我這里吧，等我們研究研究好后再說。如果你不開心，要拿回申請書撕掉，呵呵，那么IF=0；你的購房請求之夢破滅；
???? 3.xxIE領導將根據戶口，將這些請求書給分類，一類是外地遷來的戶口，提交給戶口辦公室PEIE主任審查，PEIE主任如果給你蓋了個戳(PEIE=1),那么，他將會把申請書提交給銀行的GIE科長批準，否則就是放在這里再研究研究或者你要回來撕毀；一類是本地戶口，可直接提交給銀行的GIE科長批準,然后你將申請書帶到GIE科長的辦公室。
???? 4.?GIE科長蓋了章之后(GIE=1),然后，你就可以拿著申請書去找房地產商要房子了(此時PC指針=0004H)，因為GIE科長有很多事情要做，所以他每蓋了一次戳之后（注意是一次不是一個，因為也許有多個中斷同時發生，也就是說有其他地方的人來請GIE蓋戳），就在辦公室門外掛了個牌子：請勿打擾。他自己則休息去了，直到接到RETFIE的電話或者有人打他的手機。

??5.?房地產商準備給房子了，不過你最好得先把各項手續給填好，叫5w押金，另外協議阿，合同阿，都得自己搞定，這叫“保護現場”。

??6.?房地產商開始上班了，于是挨個查“申請書”是誰提交的，以便給你安排你預定的房子。這個叫“中斷查詢”。

??7.?查到是你的后，然后打電話讓你過來，帶你去看房子，把鑰匙給你。這個交“中斷處理”。

??8.?鑰匙交給你之后，房子你是到手了，不過這份申請書就失效了，房地產商將該申請書銷毀。這個叫“清除中斷標志”。

??9.?好啦，現在你可以去房地產商自己去要回以前交的押金，身份證啊等等。這個叫“恢復現場”。

??10.?最后，房地產商辦完了，讓RETFIE小姐打個電話給GIE科長(執行RETFIE指令)，GIE科長才起來，把“請勿打擾”的牌子取下，讓其他的帶著申請書的人進來。當然，如果你的事情還沒搞定，GIE科長的關系戶打了他的手機(你在辦事時－處理中斷時，若有GIE被置1)，他也會開門取下“請勿打擾”的牌子，讓關系戶進來，給他蓋好章。這下就對不起了，人家有關系，所以你的事情要馬上停下來，先等關系戶辦完他的事情之后，再給你辦你的事情。這個叫“中斷嵌套”，要注意GIE科長有8個關系戶(硬件堆棧的深度為8級)哦。


二、需要注意的問題：


1.?中斷現場的保護(可以參考以前的帖子，在xieyubing版主的指點下，有恰當的例子);

2.?初次上電復位、電源跌落復位和其他情況下的復位，均使得全局中斷位GIE和其他中斷使能位xxIE=0；

3.?中斷標志位的狀態與該中斷源是否被屏蔽無關，與全局中斷使能位GIE也無關。
4.?當開放某一中斷源時，該中斷源就是通過中斷標志向CPU申請中斷的，無論什么原因，只要標志位IF置1(可以用軟件強行置1),均會產生中斷請求。

5.?當中斷標志位為1，如果該中斷被屏蔽或者被禁止了，只要不清除標志位，那么該中斷請求會被潛伏下來，一旦屏蔽解除，立即產生中斷響應。反之，如果在屏蔽/禁止條件解除之前清除了該標志位，那么則無中斷請求。

6.?當CPU響應任一中斷時，全局中斷使能位GIE會自動清零；當中斷返回時，它有自動置1。如果在中斷處理期間，用軟件將已經清零的GIE位又重新置位，這個時候若再出現中斷請求，就可以形成了中斷嵌套。即：在處理某一中斷期間又響應了其他中斷請求，就形成了中斷嵌套，此時，前一中斷處理過程會被暫停而進入新的中斷處理，當新中斷處理完畢后，才會繼續處理前一個被擱置的中斷。此方式可以形成多級嵌套，但不能超過硬件堆棧的深度8級，以免造成堆棧溢出而不能正常返回。

7.?如果同時發生多個中斷請求，則中斷處理的順序取決于中斷程序中的檢查中斷源的順序。

8.?若要防止中斷請求被丟失：則要注意下面兩種情況：如果同一中斷源的中斷發生間隔時間大于該中斷服務的處理時間，則可能出現中斷事件被忽略(體現在中斷服務的過程中，標志位被連續發生來兩次置位),例如：中斷事件發生的時間間隔為30ms，中斷服務處理加上跳轉判斷的時間為50ms，則情況將會如下所示：

???[中斷次數----------1][中斷次數----------2][中斷次數----------3][中斷次數----------4]
???[處理次數------------------------1][處理次數------------------------2][處理次數------------------------4]
如果在中斷處理一開始就清除IF，那么如上圖所示，中斷事件3、4?在處理次數2的過程中發生來兩次，那么即使IF清除發生在中斷次數3發生之前，也將丟失第三次中斷。


另外，即使中斷出現的時間間隔大于中斷服務的時間間隔，如果清除中斷標志位的指令安排在中斷服務子程序的尾部，就有可能造成丟失該中斷請求(即兩次中斷標志置位的事件只對應一條清除指令和一次中斷處理。

9.?在進行查表操作時必須禁止CPU響應中斷，以避免中斷返回時跳轉到不希望的地址上去。

三、一個疑惑


一個疑問：一些書上提到：如果對寄存器INTCON進行“讀-改-寫”操作的時候，要事先將GIE清0，再對INTCON進行操作，然后將GIE恢復為1
即BCF?INTCON,GIE
??BSF?INTCON,XX
??BSF?INTCON,GIE
所提到的理由是：當CPU正在執行一條對INTCON寄存器進行“讀-改-寫”操作的指令時，如果恰好發生了中斷請求，則中斷服務程序會被執行兩次。這是因為當中斷請求發生后INTCON寄存器的GIE寄存器會被硬件自動清零（屏蔽所有中斷），并且程序轉入中斷例程入口（0004h）。當GIE被清零后，這時如果CPU正在執行一條對INTCON“讀-改-寫”的指令時，則GIE位還會被寫會操作重新置1，這樣就會造成CPU兩次進入中斷服務程序。


該段解釋晦澀難懂，根據中斷發生過程的時序（PICmicro中檔單片機系列參考手冊的第8-2頁）：在第n個指令周期里，CPU檢測到IF標志位為1，則在n+1個周期內將自動使得GIE=0，該周期內既不取指也不執行指令，然后在n+2個指令周期里，0004h指針裝入PC指針，該周期也不運行其他指令，只完成0004H->(PC)的取指過程，第n+3個指令周期里，CPU執行0004h地址的指令碼，并同時取0005h的指令碼。

顯然，作者提到的“當GIE被清零后，這時如果CPU正在執行一條對INTCON“讀-改-寫”的指令時，則GIE位還會被寫會操作重新置1，這樣就會造成CPU兩次進入中斷服務程序。”的解釋存在下面的問題：GIE被硬件自動清零時的那個周期，是一個空運行周期，CPU并不執行指令，下一個周期也是空運行周期，不過是完成將0004h地址中的代碼取指操作。然后就開始了0004h地址的代碼的執行操作和0005h地址代碼的取指過程。那么GIE在被硬件自動清零后要想置會1，只有兩種方法：RETFIE指令使GIE自動置1；通過軟件指令對GIE人為置1。顯然，如果對GIE人為置1的指令執行在對該標志位清零前，那么會出現前文所述的中斷嵌套（設該中斷為A），如果沒有其他中斷發生且執行順序先于中斷A且對中斷A的標志清零的話，那么中斷A的嵌套是一個死循環。就不是執行兩次的問題了----因為同一個中斷嵌套時，GIE在自動清零被軟件置一永遠都發生在清除IF之前，那么IF一直得不到清除，而GIE又幾乎一直都是1。


作者所說的情況似乎是這樣的：讀改寫INTCON指令按如下過程分解：讀INTCON的時候，GIE先是為1的，此時發生了中斷，GIE被硬件清零，開始執行中斷服務程序，然后再IF標志沒有清除之前，執行INTCON的其他位的修改和寫回操作，也將中斷發生前的GIE讀為1的信息寫回GIE，這樣，CPU被迫發生了第二次中斷。顯然，這樣是將BSF??INTCON,?XX指令分解得支離破碎---本來一個指令周期可以完成的指令被跨了多個指令周期；而且一個指令周期的指令被CPU在不同地址處分解執行讀改寫過程。

如果不是這樣的話，那么作者的解釋就自相矛盾：“當CPU正在執行一條對INTCON寄存器的‘讀-改-寫’操作的指令時，如果恰好發生了中斷請求??”與“當GIE被清零后，這是如果CPU正在執行一條對INTCON‘讀-改-寫’的指令時”相互矛盾。

總之，我對這里的理解存在一些疑惑，請斑竹及各位前輩指點。