STC15中断系统介绍

Posted 2023-03-03 perseverance52

STC15中断系统介绍

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• ✨本篇参考来源于STC官方stc15系列手册:538页- 589页。（文末提供该摘取部分的文档资料）

🎉在官方提供的手册资料中，一个系列一份手册，手册内容涵盖了数据手册和参考手册以及例程案例。对于学习着来说，一份接近1.5K页的文档，即使有目录，也不好翻阅其相关的内容。所以有必要进行拆解学习。

🌼中断系统

• 中断系统是为使CPU具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。
• 当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件 ，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示CPU中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多个中断源，当几个中断源同时向CPU请求中断，要求为它服务的时候，这就存在CPU优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应优先级别最高的中断请求。
• 当CPU正在处理一个中断源请求的时候（执行相应的中断服务程序），发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果CPU能够暂停对原来中断源的 服务程序，转而去处理优先级更高的中断请求源，处理完以后，再回到原低级中断服务程序，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，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。

🔰中断响应规则

1. 低优先级中断可被高优先级中断所中断，反之不能。
2. 任何一种中断(不管是高级还是低级)，一旦得到响应，不会再被它的同级中断所中断.

🌻STC15系列单片机的中断请求源

🍁中断结构图

• 外部中断0(INT0)和外部中断1(INT1)既可上升沿触发，又可下降沿触发。请求两个外部中断的标志位是位于寄存器TCON中的IE0/TCON.1和IE1/TCON.3。当外部中断服务程序被响应后，中断标志位IE0和IE1会自动被清0。TCON寄存器中的IT0/TCON.0和IT1/TCON.2决定了外部中断0和1是上升沿触发还是下降沿触发。如果ITx = 0(x = 0,1)，那么系统在INTx(x = 0,1)脚探测到上升沿或下降沿后均可产生外部中断。如果ITx = 1(x = 0,1)，那么系统在INTx( x= 0,1)脚探测下降沿后才可产生外部中断。外部中断0(INT0)和外部中断1(INT1)还可以用于将单片机从掉电模式唤醒。
• 定时器0和1的中断请求标志位是TF0和TF1。当定时器寄存器THx/TLx(x = 0,1)溢出时，溢出标志位TFx(x = 0,1)会被置位，如果定时器0/1的中断被打开，则定时器中断发生。当单片机转去执行该定时器中断时，定时器的溢出标志位TFx(x = 0,1)会被硬件清除。
• 外部中断2(INT2)、外部中断3(INT3)及外部中断4(INT4)都只能下降沿触发。外部中断2~4的中断请求标志位被隐藏起来了，对用户不可见。当相应的中断服务程序被响应后或EXn=0(n=2,3,4)，这些中断请求标志位会立即自动地被清0。外部中断2(INT2)、外部中断3(INT3)及外部中断4(INT4)也可以用于将单片机从掉电模式唤醒。
• 定时器2的中断请求标志位被隐藏起来了，对用户不可见。当相应的中断服务程序被响应后或ET2=0，该中断请求标志位会立即自动地被清0
• 定时器3和定时器4的中断请求标志位同样被隐藏起来了，对用户不可见。当相应的中断服务程序被响应后或ET3=0 / ET4=0，该中断请求标志位会立即自动地被清0
• 当串行口1发送或接收完成时，相应的中断请求标志位TI或RI就会被置位，如果串口1中断被打开，向CPU请求中断，单片机转去执行该串口1中断。中断响应后，TI或RI需由软件清零。
• 当串行口2发送或接收完成时，相应的中断请求标志位S2TI或S2RI就会被置位，如果串口2中断被打开，向CPU请求中断，则单片机转去执行该串口2中断。中断响应后，S2TI或S2RI需由软件清零。
• 当串行口3发送或接收完成时，相应的中断请求标志位S3TI或S3RI就会被置位，如果串口3
  中断被打开，向CPU请求中断，则单片机转去执行该串口3中断。中断响应后，S3TI或S3RI需由
  软件清零。
• 当串行口4发送或接收完成时，相应的中断请求标志位S4TI或S4RI就会被置位，如果串口4中断被打开，向CPU请求中断，则单片机转去执行该串口4中断。中断响应后，S4TI或S4RI需由软件清零。
• A/D转换的中断是由ADC_FLAG/ADC_CONTR.4请求产生的。该位需用软件清除。
• 低压检测(LVD)中断是由LVDF/PCON.5请求产生的。该位也需用软件清除。
• 当同步串行口SPI传输完成时，SPIF/SPCTL.7被置位，如果SPI中断被打开，则向CPU请求中断，单片机转去执行该SPI中断。中断响应完成后，SPIF需通过软件向其写入“1”清零。
• 比较器中断标志位CMPIF=(CMPIF_p || CMPIF_n)，其中CMPIF_p是内建的标志比较器上升沿中断的寄存器，CMPIF_n是内建的标志比较器下降沿中断的寄存器；当CPU 去读取 CMPIF的数值时会读(CMPIF_p || CMPIF_n)；当CPU 对CMPIF写“0”后CMPIF_p及CMPIF_n会被自动设置为“0”。因此，当比较器的比较结果由LOW变成HIGH时，那么内建的标志比较器上升沿中断的寄存器CMPIF_p会被设置成1，即比较器中断标志位CMPIF也会被设置成1，如果比较器上升沿中断已被允许，即PIE(CMPCR1.5)已被设置成1，则向CPU请求中断，单片机转去执行该比较器上升中断；同理，当比较器的比较结果由HIGH变成LOW时，那么内建的标志比较器下降沿中断的寄存器CMPIF_n会被设置成1，即比较器中断标志位CMPIF也会被设置成1，如果比较器下降沿中断已被允许，即NIE(CMPCR1.4)已被设置成1，则向CPU请求中断，单片机转去执行该比较器下降中断。中断响应完成后，比较器中断标志位CMPIF不会自动被清零，用户需通过软件向其写入“0”清零它。

• 各个中断触发行为总结如下表所示：

🌷中断向量入口地址/查询次序/优先级/请求标志/允许位表

📝在Keil C中如何声明中断函数

void Int0_Routine(void) interrupt 0;
void Timer0_Rountine(void) interrupt 1;
void Int1_Routine(void) interrupt 2;
void Timer1_Rountine(void) interrupt 3;
void UART1_Routine(void) interrupt 4;
void ADC_Routine(void) interrupt 5;
void LVD_Routine(void) interrupt 6;
void PCA_Routine(void) interrupt 7;
void UART2_Routine(void) interrupt 8;
void SPI_Routine(void) interrupt 9;
void Int2_Routine(void) interrupt 10;
void Int3_Routine(void) interrupt 11;
void Timer2_Routine(void) interrupt 12;
void Int4_Routine(void) interrupt 16;
void S3_Routine(void) interrupt 17;
void S4_Routine(void) interrupt 18;
void Timer3_Routine(void) interrupt 19;
void Timer4_Routine(void) interrupt 20;
void Comparator_Routine(void) interrupt 21;
void PWM_Routine(void) interrupt 22;
void PWMFD_Routine(void) interrupt 23;

📋中断寄存器

• STC15W4K32S4系列新增6通道带死区控制的PWM波形发生器的中断相关特殊功能寄存器：
  
• 中断允许寄存器IE
  

• • EA : CPU的总中断允许控制位，EA=1，CPU开放中断，EA=0，CPU屏蔽所有的中断申请。EA的作用是使中断允许形成多级控制。即各中断源首先受EA控制;其次还受各中断源自己的中断允许控制位控制。
• • ELVD : 低压检测中断允许位，ELVD=1，允许低压检测中断，ELVD=0，禁止低压检测中断。
• • EADC : A/D转换中断允许位，EADC=1，允许A/D转换中断，EADC=0，禁止A/D转换中断。
• • ES : 串行口1中断允许位，ES=1，允许串行口1中断，ES=0，禁止串行口1中断。
• • ET1 : 定时/计数器T1的溢出中断允许位，ET1=1，允许T1中断，ET1=0，禁止T1中断。
• • EX1 : 外部中断1中断允许位，EX1=1，允许外部中断1中断，EX1=0，禁止外部中断1中断。
• • ET0 : T0的溢出中断允许位，ET0=1允许T0中断，ET0=0禁止T0中断。
• • EX0 : 外部中断0中断允许位，EX0=1允许中断，EX0=0禁止中断.

• IE2 : 中断允许寄存器 (不可位寻址)
  
• • ET4：定时器4的中断允许位:
    ET4=1,允许定时器4产生中断；
    ET4=0,禁止定时器4产生中断
• • ET3：定时器3的中断允许位:
    ET3=1,允许定时器3产生中断；
    ET3=0,禁止定时器3产生中断
• • ES4 : 串行口4中断允许位:
    ES4=1，允许串行口4中断；
    ES4=0，禁止串行口4中断
• • ES3 : 串行口3中断允许位:
    ES3=1，允许串行口3中断；
    ES3=0，禁止串行口3中断。
    ET2：定时器2的中断允许位。
    ET2=1,允许定时器2产生中断；
    ET2=0,禁止定时器2产生中断
• • ESPI：SPI中断允许位。
    ESPI=1，允许SPI中断；
    ESPI=0，禁止SPI中断。
• • ES2 : 串行口2中断允许位。
    ES2=1，允许串行口2中断；
    ES2=0，禁止串行口2中断。
• INT_CLKO (AUXR2) : 外部中断允许和时钟输出寄存器
  
• • EX4 : 外部中断4(INT4)中断允许位，EX4=1允许中断，EX4=0禁止中断。外部中断4(INT4)只
    能下降沿触发。
• • EX3 : 外部中断3(INT3)中断允许位，EX3=1允许中断，EX3=0禁止中断。外部中断3(INT3)也
    只能下降沿触发。
• • EX2 : 外部中断2(INT2)中断允许位，EX2=1允许中断，EX2=0禁止中断。外部中断2(INT2)同
    样只能下降沿触发。

MCKO_S2, T2CLKO, T1CLKO,T0CLKO与中断无关.

• IP : 中断优先级控制寄存器 (可位寻址)
  

• • PPCA: PCA中断优先级控制位。
    当PPCA=0时，PCA中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PPCA=1时，PCA中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PLVD: 低压检测中断优先级控制位。
    当PLVD=0时，低压检测中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PLVD=1时，低压检测中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PADC: A/D转换中断优先级控制位。
    当PADC=0时，A/D转换中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PADC=1时，A/D转换中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PS: 串口1中断优先级控制位。
    当PS=0时，串口1中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PS=1时，串口1中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PT1: 定时器1中断优先级控制位。
    当PT1=0时，定时器1中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PT1=1时，定时器1中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PX1: 外部中断1优先级控制位。
    当PX1=0时，外部中断1为最低优先级中断(优先级0)
    当PX1=1时，外部中断1为最高优先级中断(优先级1)
• • PT0: 定时器0中断优先级控制位。
    当PT0=0时，定时器0中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PT0=1时，定时器0中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PX0: 外部中断0优先级控制位。
    当PX0=0时，外部中断0为最低优先级中断(优先级0)
    当PX0=1时，外部中断0为最高优先级中断(优先级1)

• IP2 : 中断优先级控制寄存器 (不可位寻址)
  

• • PX4: 外部中断4(INT4)优先级控制位。
    当PX4=0时，外部中断4(INT4)为最低优先级中断(优先级0)
    当PX4=1时，外部中断4(INT4)为最高优先级中断(优先级1)
• • PPWMFD: PWM异常检测中断优先级控制位。
    当PPWMFD=0时，PWM异常检测中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PPWMFD=1时，PWM异常检测中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PPWM: PWM中断优先级控制位。
    当PPWM=0时，PWM中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PPWM=1时，PWM中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PSPI: SPI中断优先级控制位。
    当PSPI=0时，SPI中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PSPI=1时，SPI中断为最高优先级中断(优先级1)
• • PS2: 串口2中断优先级控制位。
    当PS2=0时，串口2中断为最低优先级中断(优先级0)
    当PS2=1时，串口2中断为最高优先级中断(优先级1)

中断优先级控制寄存器IP和IP2的各位都由可用户程序置“1”和清“0”。但IP寄存器可位操作，所以可用位操作指令或字节操作指令更新IP的内容。而IP2寄存器的内容只能用字节操作指令来更新。STC15系列单片机复位后IP和IP2均为00H，各个中断源均为低优先级中断。

• TCON : 定时器/计数器中断控制寄存器 (可位寻址)
  
• • TF1: T1溢出中断标志。T1被允许计数以后，从初值开始加1计数。当产生溢出时由硬件置
    “1”TF1，向CPU请求中断，一直保持到CPU响应中断时，才由硬件清“0”（也可由查询软件清“0”）。
• • TR1: 定时器1的运行控制位。
• • TF0：T0溢出中断标志。T0被允许计数以后，从初值开始加1计数，当产生溢出时，由硬件置
    “1”TF0，向CPU请求中断，一直保持CPU响应该中断时，才由硬件清0（也可由查询软件清0）。
    TR0: 定时器0的运行控制位。
• • IE1：外部中断1（INT1/P3.3）中断请求标志。IE1=1，外部中断向CPU请求中断，当CPU响应
    该中断时由硬件清“0”IE1。
• • IT1：外部中断1中断源类型选择位。IT1=0，INT1/P3.3引脚上的上升沿或下降沿信号均可触发
    外部中断1。IT1=1，外部中断1为下降沿触发方式。
• • IE0：外部中断0（INT0/P3.2）中断请求标志。IE0=1，外部中断0向CPU请求中断，当CPU响
    应外部中断时，由硬件清“0”IE0。
• • IT0：外部中断0中断源类型选择位。IT0=0，INT0/P3.2引脚上的上升沿或下降沿均可触发外部
    中断0。IT0=1，外部中断0为下降沿触发方式。
• SCON : 串行口控制寄存器 (可位寻址)
  
• • RI: 串行口1接收中断标志。若串行口1允许接收且以方式0工作，则每当接收到第8位数据时
    置1；若以方式1、2、3工作且SM2=0时，则每当接收到停止位的中间时置1；当串行口以方式2或方式3工作且SM2=1时，则仅当接收到的第9位数据RB8为1后，同时还要接收到停止位的中间时置1。RI为1表示串行口1正向CPU申请中断(接收中断)，RI必须由用户的中断服务程序清零。
• • TI： 串行口1发送中断标志。串行口1以方式0发送时，每当发送完8位数据，由硬件置1；若以方式1、方式2或方式3发送时，在发送停止位的开始时置1。TI=1表示串行口1正在向CPU申请中断(发送中断)。值得注意的是，CPU响应发送中断请求，转向执行中断服务程序时并不将TI清零，TI必须由用户在中断服务程序中清零。

SCON寄存器的其他位与中断无关。

• S2CON : 串行口2控制寄存器 (不可位寻址)
  
• • S2RI: 串行口2接收中断标志。若串行口2允许接收且以方式0工作，则每当接收到第8位数据时
    置1；若以方式1、2、3工作且S2SM2=0时，则每当接收到停止位的中间时置1；当串行口2以方式2或方式3工作且S2SM2=1时，则仅当接收到的第9位数据S2RB8为1后，同时还要接收到停止位的中间时置1。S2RI为1表示串行口2正向CPU申请中断(接收中断)，S2RI必须由用户的中断服务程序清零。
• • S2TI：串行口2发送中断标志。串行口2以方式0发送时，每当发送完8位数据，由硬件置1；若以方式1、方式2或方式3发送时，在发送停止位的开始时置1。S2TI=1表示串行口2正在向CPU申请中断(发送中断)。值得注意的是，CPU响应发送中断请求，转向执行中断服务程序时并不将S2TI清零，S2TI必须由用户在中断服务程序中清零。

S2CON寄存器的其他位与中断无关。

• S3CON : 串行口3控制寄存器 (不可位寻址)
  
• • S3RI: 串行口3接收中断标志。若串行口3允许接收且以方式0工作，则每当接收到第8位数据时
    置1；若以方式1、2、3工作且S3SM2=0时，则每当接收到停止位的中间时置1；当串行口3以方式2或方式3工作且S3SM2=1时，则仅当接收到的第9位数据S3RB8为1后，同时还要接收到停止位的中间时置1。S3RI为1表示串行口3正向CPU申请中断(接收中断)，S3RI必须由用户的中断服务程序清零。
• • S3TI：串行口3发送中断标志。串行口3以方式0发送时，每当发送完8位数据，由硬件置1；若以方式1、方式2或方式3发送时，在发送停止位的开始时置1。S3TI=1表示串行口3正在向CPU申请中断(发送中断)。值得注意的是，CPU响应发送中断请求，转向执行中断服务程序时并不将S3TI清零，S3TI必须由用户在中断服务程序中清零。

S3CON寄存器的其他位与中断无关。

• S4CON : 串行口4控制寄存器 (不可位寻址)
  
• • S4RI: 串行口4接收中断标志。若串行口4允许接收且以方式0工作，则每当接收到第8位数据时
    置1；若以方式1、2、3工作且S4SM2=0时，则每当接收到停止位的中间时置1；当串行口4以方式2或方式3工作且S4SM2=1时，则仅当接收到的第9位数据S4RB8为1后，同时还要接收到停止位的中间时置1。S4RI为1表示串行口4正向CPU申请中断(接收中断)，S4RI必须由用户的中断服务程序清零。
• • S4TI：串行口4发送中断标志。串行口4以方式0发送时，每当发送完8位数据，由硬件置1；若
    以方式1、方式2或方式3发送时，在发送停止位的开始时置1。S4TI=1表示串行口4正在向CPU申请中断(发送中断)。值得注意的是，CPU响应发送中断请求，转向执行中断服务程序时并不将S4TI清零，S4TI必须由用户在中断服务程序中清零。

S4CON寄存器的其他位与中断无关。

• PCON : 电源控制寄存器
  
• • LVDF : 低压检测标志位,同时也是低压检测中断请求标志位。
    在正常工作和空闲工作状态时，如果内部工作电压Vcc低于低压检测门槛电压，该位自动置1，与低压检测中断是否被允许无关。即在内部工作电压Vcc低于低压检测门槛电压时，不管有没有允许低压检测中断，该位都自动为1。该位要用软件清0，清0后，如 内部工作电压Vcc继续低于低压检测门槛电压，该位又被自动设置为1。
    在进入掉电工作状态前，如果低压检测电路未被允许可产生中断，则在进入掉电模式后，该低压检测电路不工作以降低功耗。如果被允许可产生低压检测中断，则在进入掉电模式后，该低压检测电路继续工作，在内部工作电压Vcc低于低压检测门槛电压后，产生低压检测中断，可将MCU从掉电状态唤醒。

电源控制寄存器PCON中的其他位与低压检测中断无关.

• IE : 中断允许寄存器 (可位寻址)
  
• • EA : CPU的总中断允许控制位，EA=1，CPU开放中断，EA=0，CPU屏蔽所有的中断申请。
    EA的作用是使中断允许形成两级控制。即各中断源首先受EA控制;其次还受各中断源自
    己的中断允许控制位控制。
• • ELVD : 低压检测中断允许位，ELVD=1，允许低压检测中断，ELVD=0，禁止低压检测中断。

还有A/D转换控制寄存器和比较器控制寄存器以及PWM 的控制寄存器相关没有介绍。

• 可以参考另外一篇《STC15系列CCP/PWM/PCA介绍》

📚STC15相关章节拆分资料

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