PIC16F87X單片機(jī)中斷系統(tǒng)應(yīng)用須關(guān)注的問題

在單片機(jī)初始加電時(shí)，自動(dòng)將 PCLATH清0，以避免其內(nèi)容出現(xiàn)隨機(jī)值，也就是為了避免在以后的程序運(yùn)行過程中CPU發(fā)生不可預(yù)料的跳轉(zhuǎn)，而造成程序的“跑飛”。由此可見，寄存器 PCLATH對于程序的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的，不可輕視。程序一旦進(jìn)入服務(wù)程序后，PCLATH的當(dāng)前值為何就無從考證，實(shí)際上就失去了對于PCLATH 內(nèi)容的知情權(quán)。只好像單片機(jī)初始上電那樣將其清0，重新把它強(qiáng)行“拉入”知情范圍（對應(yīng)程序中第7條指令）。

PCLATH的內(nèi)容在2種情況下會影響到程序的走向：第1種情況是當(dāng)執(zhí)行GOTO和CALL這2條跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，11位地址碼來源于指令碼中，決定程序存儲器頁面的（PC值的）最高2 位，來源于PCLATH4:3>，即這種情況下只有PCLATH的2位影響程序走向。單單就這一種情況而言，只要用戶程序不超過第0頁（或稱頁0）的2KB范圍，對于程序員來說，PC值的最高2位可以忽略，因而PCLATH寄存器PCLATH4:3>的2位也可以忽略。第2種情況是，以PCL為目標(biāo)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算或傳送操作指令（PIC16系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)中具備14條這樣的指令），在操作過程中，自動(dòng)用 PCLATH寄存器的低5位裝載PC的高5位PC12:8>，影響程序走向的PCLATH內(nèi)容就多達(dá)5位。即使對于用戶程序不超過（第0頁范圍內(nèi)的）2KB的情況，也至少會有3位影響到程序的走向。對于程序員來說，PCLATH的內(nèi)容就不可忽略，必須保護(hù)。

總而言之，對于寄存器PCLATH的保護(hù)和處理（對應(yīng)程序中陰影標(biāo)出的部分指令，即第5~9條）并不是什么情況下都是必需的，但是在編寫中斷服務(wù)程序時(shí)，統(tǒng)一安排這些指令也沒有任何壞處。只要主程序和中斷服務(wù)程序中都不需要修改PCLATH寄存器的內(nèi)容，就可以不保護(hù)它。具體地說，只有當(dāng)同時(shí)滿足以下2個(gè)條件時(shí)，陰影標(biāo)出的部分指令（即第5~9條）才可以省略。

（1） 在主程序和中斷服務(wù)程序中不都存在跨頁跳轉(zhuǎn)。例如：用戶程序沒有使用第0頁2KB空間之外的程序存儲器，或者用戶程序雖然超出了2KB的范圍，但是，在主程序和中斷服務(wù)程序中沒有同時(shí)用到GOTO或CALL指令，都能滿足該條。

（2） 在主程序和中斷服務(wù)程序中沒有同時(shí)使用以PCL為目標(biāo)的操作指令（比如查表）。

保護(hù)現(xiàn)場的操作次序與恢復(fù)現(xiàn)場的操作次序應(yīng)該相反。程序中的第8～11條就是按照相反的順序恢復(fù)寄存器PCLATH和 STATUS內(nèi)容的。但是，不要忘記保護(hù)現(xiàn)場時(shí)采用“SWAPF STATUS,W”指令產(chǎn)生的多余的交換操作，在此只好再采用同樣的方法將其交換回來（對應(yīng)程序中第10條指令）。最后2條指令，將W_TEMP內(nèi)容的高、低半字節(jié)交換了2遍，才被恢復(fù)到工作寄存器W中。如果只用1條傳送指令“MOVF W_TEMP,W”又會產(chǎn)生1個(gè)新的問題：“MOVF W_TEMP,W”指令會影響“Z”標(biāo)志位，會破壞此前已經(jīng)被恢復(fù)的寄存器STATUS的內(nèi)容，這是我們所不希望的，也是不能容忍的。因此，在程序中利用了2條不影響標(biāo)志位的SWAP指令（即第12，13兩條指令）。雖然麻煩一點(diǎn)，但可以使這個(gè)問題得到圓滿的解決。

最后必須進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的是，并不是所有情況下編寫的中斷服務(wù)程序中都需要現(xiàn)場保護(hù)，或者都需要像以上范例程序那樣進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù)。有些情況下僅僅保護(hù)W、STATUS和 PCLATH這3個(gè)寄存器還不夠。不過在此程序片段的基礎(chǔ)上，再增加或者減少需要保護(hù)的寄存器的個(gè)數(shù)都是輕而易舉的事。不要忘記，在保護(hù)任何文件寄存器之前都必須先把工作寄存器W保護(hù)起來才行得通。

3 需要注意的幾個(gè)問題

（1） 中斷標(biāo)志位的狀態(tài)與該中斷源是否產(chǎn)生中斷無關(guān)。換句話說，不管是否允許其中斷，只要滿足中斷的條件，中斷標(biāo)志位就會被置位。另外，也可以利用軟件將中斷標(biāo)志位置“1”或清“0”。

（2） 當(dāng)開放某一中斷源時(shí)，該中斷源就是通過中斷標(biāo)志位向CPU申請中斷的。無論什么原因，只要將中斷標(biāo)志位置位，就會產(chǎn)生中斷。如果用軟件強(qiáng)行將中斷標(biāo)志位置位，也會產(chǎn)生中斷。

（3） 如果在中斷被屏蔽（或禁止）的情況下，中斷標(biāo)志位被置位，只要不被清除就會一直潛伏下來，那么，一旦解除屏蔽，就會立即產(chǎn)生中斷。

（4） 如果在中斷被禁止的情況下，中斷標(biāo)志位已經(jīng)被置位，但是，假如在允許其中斷之前將它清除，那么，即使解除禁止，它也不會產(chǎn)生中斷。

（5）當(dāng)CPU相應(yīng)的任何一個(gè)中斷時(shí)，全局中斷屏蔽位GIE將會自動(dòng)清0；當(dāng)中斷返回時(shí)它又會自動(dòng)恢復(fù)為1。如果在中斷處理期間用軟件將已經(jīng)復(fù)位的GIE重新置位，這時(shí)再出現(xiàn)中斷請求，就可以形成中斷嵌套。也就是說，如果在響應(yīng)某一中斷期間又響應(yīng)了其他中斷請求，就形成了中斷嵌套。發(fā)生中斷嵌套時(shí)，前一中斷處理過程被暫停而進(jìn)入后一中斷處理，當(dāng)后一中斷過程被處理完畢之后，才會繼續(xù)處理前一中斷。照此方式，還可以形成多級嵌套，甚至自身嵌套。不過嵌套的級數(shù)絕對不能超過硬件堆棧的深度。

（6） 對于中斷響應(yīng)和處理時(shí)間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用，保護(hù)現(xiàn)場的指令安排也應(yīng)考慮延時(shí)問題。

（7） 如果同時(shí)發(fā)生多個(gè)中斷請求，得到優(yōu)先處理的中斷完全取決于在中斷服務(wù)程序中檢查中斷源的順序。原因是各個(gè)中斷源之間不存在優(yōu)先級別之分。

如果清除中斷標(biāo)志位的指令安排在中斷服務(wù)程序的尾部，就有可能丟失響應(yīng)在處理中斷期間該中斷源第2次中斷請求的機(jī)會。