MCS-51系统中断优先级的软扩展

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:36:47

最高的物理中断优先级)提出中断请求时，系统将立即响应，而不管系统此时忙否。如果此时系统正在执行其它中断的ISR，X1的ISR将以嵌套形式执行，因为其它中断湖泊的物理中断优先级都为最低（51系统仅有两级物理优先级：最高或最低）。

②当定时器0（T0，其优先级为2）的中断请求正被响应时，来自串口（S，其优先级为3）和外部中断0（X0，其优先级为4）的中断请求将被禁止；而只允许外部中断1（X1，其优先级为0）和定时器1（T1，其优先级为1）提出中断请求。如果是X1提出中断请求，则X1的ISR将立即嵌套执行；如果是T1提出，尽管其优先级高于当前中断T0，但因其物理中断优先级与T0一样（同为最低），故而将不会像X1那样被系统立即响应，并嵌套执行，而只能等待，直到T0的中断服务例程执行完毕。

③如果在串口（S，其优先级为3）中断正被响应过程中，定时器1（T1，其优先级为1）与定时器0（T0，其优先级为2）分别提出中断请求。由于它们有高于S的优先级，所以系统允许它们提出中断请求；但因其物理优先级与S一样，故而直到S的中断服务例程执行完毕，系统才会受理T1与T0的中断请求。逻辑上，由于T1具有高于T0的优先级，所以T1应先为系统响应。但因物理优先级相同时，中断请求的响应次序取决于内部查询顺序，而T0先于T1，所以实际上T0先系统响应，即出现了“优先级反转”的问题。

可见，方法一虽然可以部分地达到“扩充中断优先级”的目的，但其存在两个问题：

*某些高优先级中断不能中断嵌套低优先级中断；

*会出现“优先级中反转”。

方法二和方法三是针对方法一的这两个不足而提出的，并最终实现对51系统的中断优先级的真正扩展。

2.2 方法二

该方法是在方法一基础上，为解决“优先级反转”的问题，而实施的简单策略而得。

根据方法一中对“优先级反转”问题的分析可知，出现该问题的原因是：各中断源的逻辑优先级与其内部查询顺序不一致。只要在系统设计时，兼顾中断源相关事件的紧迫程度与中断源的内部查询逻辑：将最紧迫的事件（如掉电）赋以最高的优先级0，并使其与系统中的最先被查询的中断源（外部中断0<X0>）相关联；使次紧迫的事件的优先为1，并使之与系统内第二个被查询的中断源（定时器0<T0）相关联。以此类推，给紧追程度最低的事件赋以最低的优先级N-1（N为中断源个数），并使之与系统中最后被查询的中断源（串口中断<S>）相关联，即51系统内的各中断源应有表3所列的优先级。

表3 中断源的优先级分配

中断源	X0	T0	X1	T1	S
优先级	0	1	2	3	4

如此，即可解决“优先级反转”的问题。

2.3 方法三

本法是在方法一、二的基础上，针对“某些高优先级中断不能中断嵌套低优级中断”的问题，引入相应的策略，以实现对51系统中断优先级的“真正”扩展。
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3 优先级软扩展的函数库实现

为了真正扩展51系统的优先级，各中断源的优先级、优先级屏蔽字、中断屏蔽字应是确定的，如表3、4所列。C51编写断服务例程时，应给出相应的中断源编号（中断号）。特定中断源有特定的中断号，而此中断号恰与各中断应有的优先级一致。

本文用C51，以函数库的形式实现方法三所述的策略，其包含两个文件：ExtIntPri.H、ExtIntPri.C。须要指出，为使优先级的设置和恢复具有原子性以防出现混乱，应对SetPriority()和ResetPriority()作临界处理，以使其不被“再入”访问。另外，应对系统栈作调整。如图1所示，其中“1”代表SetPriority()所作的调整，其将IP、IE保存于系统栈中；“2”代表ResetPriority()所作的调整，其从系统栈中恢复IE、IP；“HAddr”、“LAddr”分别代表当前函数返回地址的高位字节和低字节（栈中的地址是以小端字节序<Little Endian>方式存储，这是C51中唯一的例外，而所有其它多字节数据则皆以大端字节序<Big Endian>方式存储）。如果不这样做，而是定义两个全局变量来保存IE、IP，由于SetPriority（）和ResetPriority()都要访问这两个全局变量，而这两个函数又应在ISR的开关和结尾处被分别调用，从而使ISR成为临界区，而不可被其它ISR中断，这将使优先级的存在失去意义。

//ExtIntPri.H

extern void SetPriority(unsigned char);

extern void ResetPriority(void);

//ExtIntPri.C

#pragma src

#include "ExtIntPri.H"

#include<reg51.h>

//静态（局部）函数声明

static void ResetIntSys(void);//仅含一条指令：RETI

//宽两个宏用作“临界区”的进入区和退出区

#define ENTER_CRITICAL()EA=0//关中断，以防临界再入

#define EXIT_CRITICAL() EA=1