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容進行一個總結，并以此來理解單片機是如何運行（處理）的。

　　我們將以發生中斷時的處理為例來進行思考（圖5）。中斷處理就是指在執行某個程序的過程中，由于某種原因（產生中斷）而導致開始執行完全不同的程序。我們以來自外設功能之一的獨立的看門狗計時器（WDT、所謂的Watch Dog即看門狗的意思）的中斷為例來進行分析。在程序正常運行時獨立的看門狗定時器將什么也不做，但是在程序失去控制，且沒有按必要的步驟進行處理時就會產生中斷。使失去控制的程序停下并讓系統穩定停止的處理是由通過中斷開始的程序來執行的。中斷處理的流程請參照本系列《中斷功能》的圖2。

　　?關于中斷的結構和處理流程請參照本系列《中斷功能》的內容。

　　?關于看門狗定時器請參照本系列的《定時器》的內容。

　?。?）首先，在產生中斷時，必須使運行中的程序入棧。

　?。?）在中斷處理 “入?！睍r，將信息存放在堆棧指針指向的地址（堆棧）中。進行中斷處理時存放在堆棧中的信息就是正在執行的原先的程序（被中斷的程序）時的程序計數器的值，即原先的程序執行到哪一步的信息（地址）。另外，顯示CPU內部狀態的信息和暫時保存的值也存放在堆棧中。

　　（3）如果CPU內部的信息存放在堆棧中且完成“交付”準備（入棧）后，將執行中斷程序。中斷程序與正在執行的程序不同且所保存的地址空間也不同，所以程序計數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取決于所產生的中斷。

　　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項的地址開始進行處理（請參照《單片機與程序設計（上）》的圖2及圖3）。

　　?使用向量表進行處理的流程在本系列《單片機與程序設計（上）》中進行解說。

　?。?）如上所述，向量表的NMI項中的值（地址）將轉移到程序計數器中，并從該處開始執行。此外，如將數值設為0而產生錯誤時，或者欲存取到無存儲器的位置時，CPU本身將產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是通過獨立的看門狗定時器進行中斷處理的，所以中斷程序將使系統停止下來。

　?。?）如為一般的周期性中斷，那么，中斷處理一結束，且在入棧時將存放在堆棧中的“執行原先執行程序時的信息”返回到CPU。最后返回程序計數器的值，并結束從中斷返回的處理“出棧”。

　　開始中斷程序時，通過來自外部的信號或從CPU本身發出的指令來開始入棧。出棧時使用“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行出棧處理。

　　結合上期《單片機與程序設計（上）》的內容，從執行程序的觀點來分析，本期對于CPU中到底產生了什么變化進行了說明。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存放的被稱為堆棧的內容等等……，在進行嵌入式編程時，必須同時考慮這些內部動作后再進行編程。如果可通過程序對于更細微的部分發出指示，且能發揮出該單片機的能力的話，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?；A的內容，對于那些內容，我們也盡量做到即使對于完全不具備相關知識的讀者也能看得懂。所以，請您也反復閱讀，我們相信您一定會完全理解其內容的。