多中斷處理技術(shù)的應(yīng)用與研究

　引言

　　PIC系列單片機(jī)中斷源已經(jīng)達(dá)到14個(gè)．可謂相當(dāng)豐富；但同時(shí)也帶來(lái)了一些難題：在處理多中斷時(shí)不具備處理“高級(jí)優(yōu)先處理”能力的問(wèn)題，如此多的中斷源在處理時(shí)很容易產(chǎn)生中斷沖突，如何有效的處理中斷到達(dá)時(shí)的時(shí)序，其算法應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)成了首先需要解決的問(wèn)題。

　　1 中斷處理技術(shù)

　　對(duì)于PIC系列單片機(jī)，其設(shè)計(jì)上雖然有很多中斷，但是并沒(méi)有規(guī)定中斷的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)遇到中斷的時(shí)候，不做任何判斷，而是先把指針指向0004H(中斷起始地址)，至于接下來(lái)如何操作則完全交給用戶“軟處理”完成。其中斷時(shí)序圖如下：

圖1 INT引腳中斷時(shí)序圖

　　中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)是中斷技術(shù)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于PICl6F87X單片機(jī)，在進(jìn)人中斷服務(wù)程序期間，只有返回地址，即程序計(jì)數(shù)器Pc的值被自動(dòng)壓入硬件堆棧；而在中斷處理程序中，一般必須像使用WReg、STATUS等寄存器一樣，在中斷處理程序開(kāi)始處，就備份這些寄存器的內(nèi)容，即進(jìn)行所謂的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。

　　PICl6F87X子系列單片機(jī)具備的中斷源多達(dá)14種，中斷矢量只有1個(gè)，并且各個(gè)中斷源之間也沒(méi)有優(yōu)先級(jí)別之分，不具備非屏蔽中斷。PIC單片機(jī)中采用的是硬件堆棧結(jié)構(gòu)，不占用程序存儲(chǔ)器空間，也不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，同時(shí)也無(wú)需用戶去操作堆棧指針；但同時(shí)也就決定了它不具備其他單片機(jī)指令系統(tǒng)中的壓棧(PUSH)和出棧(POP)指令。實(shí)現(xiàn)中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)時(shí)，不能用堆棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)變量的復(fù)制備份來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般的實(shí)現(xiàn)辦法是：先確定要保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)，一般包括WReg、STATUS等寄存器的內(nèi)容，然后在各個(gè)頁(yè)都定義與這些寄存器對(duì)應(yīng)的變量。以備份現(xiàn)場(chǎng)。發(fā)生中斷時(shí)，在中斷處理代碼開(kāi)始處先將這些現(xiàn)場(chǎng)寄存器內(nèi)容復(fù)制到備份變量，退出中斷處理時(shí)再?gòu)?fù)制回去恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)：

　　2 基于PICl6F87X單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)

　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，以單片機(jī)為控制核心的控制器件，已經(jīng)全面滲透到測(cè)試儀器和計(jì)量檢定的各個(gè)方面。同時(shí)，頻率計(jì)作為一種常用工具，在工程技術(shù)和無(wú)線電測(cè)量、計(jì)量等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。設(shè)計(jì)的頻率計(jì)主要用來(lái)測(cè)量脈沖頻率。

　　2．1設(shè)計(jì)原理

　　PICl6F87X單片機(jī)內(nèi)部集成有捕捉，比較，脈寬調(diào)制PWM(CCP)模塊。當(dāng)CCP工作在捕捉(capture)方式時(shí)，可捕捉外部輸人脈沖的上升沿或下降沿，并產(chǎn)生相應(yīng)的中斷。

　　PICl6F87X單片機(jī)內(nèi)部還集成了定時(shí)器肘數(shù)器模塊，采用其中的TMRI作為定時(shí)器，該定時(shí)器的工作原理是通過(guò)TMR1“寄存器對(duì)”TMRlH：TMR1L從0000H遞增到FFFFH。之后再返回0000H時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高位溢出，并且將會(huì)設(shè)置溢出中斷標(biāo)志位TMR1IF為1，同時(shí)引起CPU中斷響應(yīng)。

　　在均勻的脈沖序列中，脈沖頻率值等于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的脈沖次數(shù)。根據(jù)這個(gè)原理，可以采用PICl6F87X系列單片機(jī)內(nèi)置定時(shí)器模塊TMRl計(jì)時(shí)j同時(shí)使用CCP模塊的捕捉功能，每間隔n(n=1，4，16)個(gè)脈沖捕捉一次并產(chǎn)生中斷，記錄第1個(gè)和第(m-1)*n+1個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)的定時(shí)器計(jì)時(shí)tl和tm。

　　用被捕捉的脈沖次數(shù)除以第1次和第(m-1)*n+1次脈沖之間間隔的時(shí)間即可得到脈沖頻率值。因此，脈沖頻率值計(jì)算公式為：

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

　　若需測(cè)量更大頻率，可以根據(jù)需要在待測(cè)頻率和CPU的CCP口之間接入相應(yīng)倍數(shù)的分頻器，每接入一個(gè)1／n倍分頻器，可測(cè)頻率范圍可擴(kuò)大n倍(如圖2所示)。

圖2 CPU外接示意圖