单片机多中断处理技术的应用与研究

引言

　　PIC系列单片机中断源已经达到14个．可谓相当丰富；但同时也带来了一些难题：在处理多中断时不具备处理"高级优先处理"能力的问题，如此多的中断源在处理时很容易产生中断冲突，如何有效的处理中断到达时的时序，其算法应该如何实现成了首先需要解决的问题。

　　
1 中断处理技术

　　对于PIC系列单片机，其设计上虽然有很多中断，但是并没有规定中断的优先级。当遇到中断的时候，不做任何判断，而是先把指针指向0004H(中断起始地址)，至于接下来如何操作则完全交给用户"软处理"完成。其中断时序图如下：

图1 INT引脚中断时序图

　　中断现场的保护是中断技术中一个很重要的环节。对于PICl6F87X单片机，在进人中断服务程序期间，只有返回地址，即程序计数器Pc的值被自动压入硬件堆栈；而在中断处理程序中，一般必须像使用WReg、STATUS等寄存器一样，在中断处理程序开始处，就备份这些寄存器的内容，即进行所谓的现场保护。

　　PICl6F87X子系列单片机具备的中断源多达14种，中断矢量只有1个，并且各个中断源之间也没有优先级别之分，不具备非屏蔽中断。PIC单片机中采用的是硬件堆栈结构，不占用程序存储器空间，也不占用数据存储器空间，同时也无需用户去操作堆栈指针；但同时也就决定了它不具备其他单片机指令系统中的压栈(PUSH)和出栈(POP)指令。实现中断现场保护时，不能用堆栈来实现，而是通过变量的复制备份来实现。一般的实现办法是：先确定要保护的现场，一般包括WReg、STATUS等寄存器的内容，然后在各个页都定义与这些寄存器对应的变量。以备份现场。发生中断时，在中断处理代码开始处先将这些现场寄存器内容复制到备份变量，退出中断处理时再复制回去恢复现场：

　　
2 基于PICl6F87X单片机的频率计设计

　　随着电子技术的迅速发展，以单片机为控制核心的控制器件，已经全面渗透到测试仪器和计量检定的各个方面。同时，频率计作为一种常用工具，在工程技术和无线电测量、计量等领域的应用十分广泛。设计的频率计主要用来测量脉冲频率。

　　2．1设计原理

　　PICl6F87X单片机内部集成有捕捉，比较，脉宽调制PWM(CCP)模块。当CCP工作在捕捉(capture)方式时，可捕捉外部输人脉冲的上升沿或下降沿，并产生相应的中断。

　　PICl6F87X单片机内部还集成了定时器肘数器模块，采用其中的TMRI作为定时器，该定时器的工作原理是通过TMR1"寄存器对"TMRlH：TMR1L从0000H递增到FFFFH。之后再返回0000H时，会产生高位溢出，并且将会设置溢出中断标志位TMR1IF为1，同时引起CPU中断响应。

　　在均匀的脉冲序列中，脉冲频率值等于单位时间内发生的脉冲次数。根据这个原理，可以采用PICl6F87X系列单片机内置定时器模块TMRl计时j同时使用CCP模块的捕捉功能，每间隔n(n=1，4，16)个脉冲捕捉一次并产生中断，记录第1个和第(m-1)*n+1个脉冲到来时的定时器计时tl和tm。

　　用被捕捉的脉冲次数除以第1次和第(m-1)*n+1次脉冲之间间隔的时间即可得到脉冲频率值。因此，脉冲频率值计算公式为：

f=n*(m-1)/(tm-t1)

　　若需测量更大频率，可以根据需要在待测频率和CPU的CCP口之间接入相应倍数的分频器，每接入一个1／n倍分频器，可测频率范围可扩大n倍(如图2所示)。

图2 CPU外接示意图

　　2．2 程序设计

　　(1)主程序

　　主程序流程图如图3所示。

图3主程序流程图

　　(2)中断程序

　　中断程序流程图如图4所示。

图4中断子程序流程图

3 多中断处理注意的问题

　　1)要处理多路中断问题，中断处理程序的算法大体上可以分为两类：弱中断优先级(使用CALL和RETURN方式)和强中断优先级(使用GOTO方式)。

　　2)如果同时发生多个中断请求，则中断处理的顺序取决于中断程序中的检查中断源的顺序。

　　3)若要防止中断请求被丢失，则要注意下面两种情况：如果同一中断源的中断发生间隔时间小于该中断服务的处理时间，则可能出现中断事件被忽略(体现在中断服务的过程中，标志位被连续发生了两次置位)，例如：中断事件发生的时间间隔为30ms，中断服务处理加上跳转判断的时间为50ms，则情况将会如下所示：

　　[中断次数______1][中断次数______2][中断次数_____3][中断次数_____4]

　　[处理次数______1][处理次数______2][处理次数_____4]

　　如果在中断处理一开始就清除IF，那么如上图所示，中断事件3、4在处理次数2的过程中发生了两次，那么即使IF清除发生在中断次数3发生之前，也将丢失第三次中断。

另外，即使中断出现的时间间隔大于中断服务的时间间隔，如果清除中断标志位的指令安排在中断服务子程序的尾部，就有可能造成丢失该中断请求(即两次中断标志置位的事件只对应一条清除指令和一次中断处理)，也就是如果