Chuong6 hoạt động ngắt

Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm

CHƯƠNG VI : HOẠT ĐỘNG NGẮT

1. MỞ ĐẦU:
Ngắt (interrupt) là sự sảy ra của một điều kiện làm cho trương trình hiện
hành bị tạm ngưng trong khi điều kiên này được phục vụ bởi một chương trình
khác. Các ngắt đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và thực hiện các ứng
dụng của vi điều khiển. Các ngắt cho phép hệ thống đáp ứng một sự kiện theo cách
không đồng bộ và xử lý một sự kiện trong khi một chương trình khác đang thực thi.
Một hệ thống được điều khiển bởi ngắt cho ta ảo tưởng đang làm nhiều công việc
đồng thời.
CPU dĩ nhiên không thể thực hiện nhiều hơn một lệnh ở một thời điểm
nhưng CPU có thể tạm ngưng việc thực thi một chương trình để thực thi một
chương trình khác rồi sau đó quay trở về thực thi tiếp chương trình đang bị tạm
ngưng. Điều này giống như CPU rời khỏi chương trình gọi để thực hiện chương
trình con bị gọi để rồi sau đó quay về chương trình gọi.
Chương trình xử lý một ngắt được gọi là chương trình phục vụ ngắt ISR
(interrupt service routine). ISR được thực thi nhằm đáp ứng một ngắt và trong
trường hợp tổng quát thực hiện việc xuất nhập với một thiết bị. Khi một ngắt xuất
hiện, việc thực thi trương trình chính tạm thời bị dừng và CPU thực hiện rẽ nhánh
đến trình phục vụ ngắt ISR. CPU thực thi ISR để thực hiện một công việc và kết
thúc việc thực thi này khi gặp lệnh “quay về từ một trình phục vụ ngắt” RETI. Ta
có thể nói chương trình chính được thực thi ở mức nền còn ISR được thực thi ở
mức ngắt.
2. TỔ CHỨC NGẮT CỦA 8051:
Có 5 nguyên nhân tạo ra ngắt đối với 805: hai ngắt do bên ngoài, hai ngắt do
bộ định thời và một ngắt do port nối tiếp. 8052 có thêm nguyên nhân ngắt thứ 6: do
bộ định thời được thêm vào, bộ định thời thứ ba. Khi ta thiết lập trạng thái ban đầu
cho hệ thống, tất cả các ngắt điều bị vô hiệu hóa và sau đó chúng được cho phép
42

riêng rẻ bằng phần mềm.
Khi xảy ra hai hay nhiều ngắt đồng thời hoặc xảy ra một ngắt trong khi một
ngắt đang phụ vụ, ta có hai sơ đồ xử lý ngắt: sơ đồ chuổi vòng và sơ đồ hai mức ưu
tiên.
2.1 Cho phép và không cho phép ngắt:
Mỗi một nguyên nhân ngắt được cho phép hoặc không cho phép riêng rẽ
thông qua thanh ghi chức năng đặc biệt định địa chỉ bit, thanh ghi cho phép ngắt IE
(interrupt enable) có địa chỉ byte là 0A8H. Mỗi một bit của thanh ghi này cho phép
hoặc không cho phép từng nguyên nhân ngắt riêng rẻ, thanh ghi IE đồng thời có
một bit toàn cục (global) cho phép hoặc không cho phép tất cả các ngắt.
Bảng 6.1 Thanh ghi cho phép ngắt IE
Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả ( 0: không cho phép, 1: cho phép )
IE.7 EA AFH Cho phép/không cho phép ngắt toàn cục
IE.6 - AEH Không sử dụng
IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt do bộ định thời 2
IE.4 ES ACH Cho phép ngắt do port nối tiếp
IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt do bộ định thời 1
IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt từ bên ngoài ( ngắt ngoài 1 )
IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt do bộ định thời 0
IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt từ bên ngoài ( ngắt ngoài 0 )

Ex: Ngắt do bộ định thời 1 được cho phép bằng cách dùng hai lệnh:
SETB ET1 ; Cho phép ngắt do bộ định thời một
SETB EA ; set bit EA bằng 1 để cho phép ngắt toàn cục
<=> MOV IE, #10001000B
2.2 Ưu tiên ngắt:
Mỗi một nguyên nhân ngắt được lập trình riêng rẻ để có một trong hai mức
ưu tiên thông qua chức năng thanh ghi đặc biệt được định địa chỉ bit, thanh ghi ưu
tiên ngắt IP (interrupt priority), thanh ghi này có địa chỉ byte là 0B8H.
Bảng 6.2 Thanh ghi ưu tiên ngắt IP
43

Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả (1: mức cao, 0: mức thấp)

IP.7 - - Không sử dụng
IP.6 - - Không sử dụng
IP.5 PT2 0BDH Ưu tiên ngắt do bộ định thời 2
IP.4 PS 0BCH Ưu tiên ngắt do port nối tiếp
IP.3 PT1 0BBH Ưu tiên ngắt do bộ định thời 1
IP.2 PX1 0BAH Ưu tiên ngắt ngoài 1
IP.1 PT0 0B9H Ưu tiên ngắt do bộ định thời 0
IP.0 PX0 0B8H Ưu tiên ngắt ngoài 0
Khi hệ thống được thiết lập lại trạng thái ban đầu, thanh ghi IP sẽ mặc định
tất cả các ngắt ở mức ưu tiên thấp.
Chương trình chính do được thực thi ơ mức nền và không được kết hợp với
một ngắt nào nên luôn luôn bị tạm dừng bởi các ngắt. Nếu có hai ngắt xảy ra đồng
thời thì ngắt nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ được phục vụ trước.
2.3 Chuỗi vòng:
Nếu có hai ngắt có cùng mức ưu tiên xuất hiện đồng thời, chuỗi vòng cố
định sẽ xác định ngắt nào được phục vụ trước. Chuỗi vòng này sẽ là: ngắt ngoài 0,
ngắt do bộ định thời 0, ngắt ngoài 1, ngắt do bộ định thời 1, ngắt do port nối tiếp,
ngắt do bộ định thời 2.
3. XỬ LÝ NGẮT :
Khi có một ngắt xuất hiện và được CPU chấp nhận, chương trình chính bị ngắt.
Các thao tác sau đây xảy ra:
 Hoàn tất việc thực thi lệnh hiện hành
 Bộ đếm chương trình PC được cất vào stack
 Trạng thái của ngắt hiện hành được lưu giữ lại

 Các ngắt được chận lại ở mức ngắt

 Bộ đếm chương trình PC được nạp địa chỉ vector của trình phục vụ ngắt

ISR
 ISR được thực thi
44

ISR được thực thi để đáp ứng công việc của ngắt. Việc thực thi ISR kết
thúc khi gặp lệnh RETI. Lệnh này lấy lại giá trị cũ của bộ đếm chương trình PC từ
stack và phục hồi trạng thái của ngắt cũ.
Các vector ngắt:
Khi một ngắt được chấp nhận, giá trị được nạp cho bộ đếm chương trình
PC được gọi là vector ngắt. Vector ngắt là địa chỉ bắt đầu của trình phục vụ ngắt
của nguyên nhân ngắt tương ứng.
Bảng 6.3 Bảng véctor ngắt
Ngắt Địa chỉ vector
Reset hệ thống 0000H
Ngắt ngoài 0 0003H
Ngắt do bộ định thời 0 000BH
Ngắt ngoài 1 0013H
Ngắt do port nối tiếp 0023H

4. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH SỬ DỤNG CÁC NGẮT:
Khuôn mẫu đề nghị cho một chương trình được thực thi độc lập có sử dụng
ngắt như sau:
ORG 0000H ; điểm nhập sau khi reset
LJMP MAIN
- ; các điểm nhập của các ISR
-
ORG 0030H ; điểm nhập chương trình chính
MAIN: ; chương trình chính bắt đầu
-
-
END
4.1 Các trình phục vụ ngắt kích thước nhỏ:
45

Các trình phục vụ ngắt phải được bắt đầu ở gần đáy của bộ nhớ chương trình
tại các địa chỉ qui định. Mặc dù chỉ có 8 byte giữa các điểm nhập của các trình phục
vụ ngắt, dung lượng này thường đủ để thực hiện các công việc được yêu cầu và
quay trở về chương thình chính từ một trình phục vụ ngắt. Điều này có nghĩa là
trình phục vụ ngắt cho các ngắt tương ứng thường không dài quá 8 byte.
Nếu có nhiều ngắt được dùng ta phải cẩn thận để đảm bảo các ISR được bắt
đầu đúng vị trí mà không tràn sang ISR kế.
Ex:
ORG 0000H ; điểm nhập reset
LJMP MAIN
ORG 000BH ; điểm nhập ngắt bộ định thời 0
T0_ISR : ; bắt đầu ISR cho bộ định thời 0
MOV P2, #00001111B
RETI ; trở về chương trình chính
MAIN : ; chương trình chính
-
-
END ; kết thúc chương trình
4.2 Các trình phục vụ ngắt kích thước lớn:
Nếu một trình phục vụ ngắt dài hơn 8 byte được cần đến, ta phải di chuyển
phương trình này đến một nơi khác trong bộ nhớ chương trình hoặc ta có thể cho
lấn qua điểm nhập của ISR kế. Điển hình là ISR bắt đầu với một lệnh nhảy đến một
vùng khác của bộ nhớ chương trình, ở đó ISR được trãi rộng nếu cần.
Ex:
LJMP MAIN
ORG 000BH ; điểm nhập ngắt do timer 0
LJMP T0_ISR
- ; điểm nhập các ngắt khác (nếu có)
46

-
ORG 0030H ; địa chỉ phía trên các vector ngắt
MAIN: ; chương trình chính
-
-
-
T0_ISR: ; chương trình con phục vụ ngắt
- ; do bộ định thời 0
-
-
RETI ; quay về chương trình chính
END
Ex: Viết chương trình tạo sóng vuông có tần số 10KHz trên chân p1.0 sử
dụng bộ định thời 0 và ngắt do bộ định thời 0.
LJMP MAIN
ORG 000BH ; điểm nhập ngắt timer 0
T0_ISR: ; ISR timer 0
CPL P1.0 ; đảo bit P1.0
RETI ; trở về chương trình chính
MAIN:
MOV TMOD, #00000010B ; timer 0 hoạt động ở chế độ 2 (8
bit)
MOV TH0, #-50 ; giá trị nạp lại tương ứng với 50us
MOV IE, #10000010B ; cho phép ngắt do bộ định thời 0
SETB TR0 ; bật timer 0
SJMP $ ; nhảy tại chỗ
END
Ex: Viết chương trình sử dụng các ngắt để tạo ra đồng thời các dạng sóng
47

vuông có tần số là 10KHz trên chân P1.0 và 500Hz trên chân P1.1
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP NGAT_T0
ORG 001BH
LJMP NGAT_T1
ORG 0030H
MAIN:
MOV TMOD, #00010010B ; timer 1 chế độ 1, timer 0 chế độ 2
MOV TH0, #-50
MOV TH1, #HIGH(-1000)
MOV TL1, #LOW(-1000)
MOV IE, #10001010B
SETB TR0
SETB TR1
SJMP $
NGAT_T0:
CPL P1.0
RETI
NGAT_T1:
CLR TR1
MOV TH1, #HIGH(-1000)
MOV TL1, #LOW(-1000)
SETB TR1
CPL P1.1
RETI
END
4.3 Các ngắt ngoài:
48

Ngắt ngoài xảy ra khi có mức thấp hoặc có cạnh âm trên chân /INT0 hoặc /
INT1.
Việc chọn các ngắt thuộc tác động cạnh hay các ngắt loại tác động mức được
lập trình thông qua các bit IT0 và IT1 của thanh ghi TCON.
Vì các chân ngắt ngoài được lấy mẫu một lần ở mỗi chu kỳ máy các ngõ vào
này phải được duy trì tối thiểu 12 chu kỳ dao động để đảm bảo rằng việc lấy mẫu là
đúng.
Nếu ngắt ngoài thuộc tác động cạnh nguyên nhân ngắt ngoài phải được duy
trì tại chân yêu cầu ở mức cao tối thiểu một chu kỳ và sau đó ở mức thấp tối thiểu
một chu kỳ nữa để đảm bảo rằng việc chuyển trạng thái được phát hiện. IE0 và IE1
tự động được xóa khi CPU trỏ tới trình phục vụ ngắt tương ứng.
Nếu ngắt ngoài thuộc loại tác động mức, nguyên nhân ngắt ngoài phải được
duy trì trạng thái tích cực cho đến khi ngắt theo yêu cầu thực sự tạo ra. Sau đó
nguyên nhân ngắt phải ở trạng thái thụ động trước khi trình phục vụ ngắt được thực
thi xong hoặc trước khi có một ngắt khác được tạo ra.
Thông thường, một công việc được thực thi bên trong trình phục vụ ngắt làm
cho nguyên nhân ngắt trả tín hiệu yêu cầu ngắt trở về trạng thái không tích cực.

49

Chuong6 hoạt động ngắt

More Related Content

What's hot (20)

Viewers also liked (20)

Similar to Chuong6 hoạt động ngắt (20)

More from Đinh Công Thiện Taydo University (20)

Recently uploaded (20)

Chuong6 hoạt động ngắt