干货｜一文读懂单片机里面的“中断”优先级

中断优先级的内容，有一般紧急的中断，有特别紧急的中断，这取决于具体的系统设计，这就涉及到中断优先级和中断嵌套的概念，今天先简单介绍一下相关寄存器，不做例程说明。

中断的产生背景，实际生活当中还有更复杂的，比如我正在看电视，这个时候来电话了，我要进入接电话的“中断”程序当中去，就在接电话的同时，听到了水开的声音，水开的“中断”也发生了，我们就必须要放下手上的电话，先把煤气关掉，然后再回来听电话，最后听完了电话再看电视，这里就产生了一个优先级的问题。

还有一种情况，我们在看电视的时候，这个时候听到水开的声音，水开的“中断”发生了，我们要进入关煤气的“中断”程序当中，而在关煤气的同时，电话声音响了，而这个时候，我们的处理方式是先把煤气关闭，再去接听电话，最后再看电视。

从这两个过程中，我们可以得到一个结论，就是最最紧急的事情，一旦发生后，我们不管当时处在哪个“程序”当中，我们必须先去处理最最紧急的事情，处理完毕后再去解决其它事情。

在我们的单片机程序当中有时候也是这样的，有一般紧急的中断，有特别紧急的中断，这取决于具体的系统设计，这就涉及到中断优先级和中断嵌套的概念，今天先简单介绍一下相关寄存器，不做例程说明。

中断优先级有两种，一种是抢占优先级，一种是固有优先级，先介绍抢占优先级。来看表1和表2。

表1： IP——中断优先级寄存器的位分配（地址0xB8、可位寻址）

表2： IP——中断优先级寄存器的位描述

IP 这个寄存器的每一位，表示对应中断的抢占优先级，每一位的复位值都是 0，当我们把某一位设置为 1 的时候，这一位的优先级就比其它位的优先级高了。

比如我们设置了 PT0位为 1 后，当单片机在主循环或者任何其它中断程序中执行时，一旦定时器 T0 发生中断，作为更高的优先级，程序马上就会跑到 T0 的中断程序中来执行。

反过来，当单片机正在 T0中断程序中执行时，如果有其它中断发生了，还是会继续执行 T0 中断程序，直到把 T0 中的中断程序执行完毕以后，才会去执行其它中断程序。

当进入低优先级中断中执行时，如又发生了高优先级的中断，则立刻进入高优先级中断执行，处理完高优先级级中断后，再返回处理低优先级中断，这个过程就叫做中断嵌套，也称为抢占。

所以抢占优先级的概念就是，优先级高的中断可以打断优先级低的中断的执行，从而形成嵌套。当然反过来，优先级低的中断是不能打断优先级高的中断的。

表3： 中断查询序列

那么既然有抢占优先级，自然就也有非抢占优先级了，也称为固有优先级。在表3中的最后一列给出的就是固有优先级，请注意，在中断优先级的编号中，一般都是数字越小优先级越高。

从表3中可以看到一共有 1～6 共 6 级的优先级，这里的优先级与抢占优先级的一个不同点就是，它不具有抢占的特性，也就是说即使在低优先级中断执行过程中又发生了高优先级的中断，那么这个高优先级的中断也只能等到低优先级中断执行完后才能得到响应。既然不能抢占，那么这个优先级有什么用呢？

答案是多个中断同时存在时的仲裁。比如说有多个中断同时发生了，当然实际上发生这种情况的概率很低，但另外一种情况就常见的多了，那就是出于某种原因我们暂时关闭了总中断，即 EA=0，执行完一段代码后又重新使能了总中断，即 EA=1，那么在这段时间里就很可能有多个中断都发生了，但因为总中断是关闭的，所以它们当时都得不到响应，而当总中断再次使能后，它们就会在同时请求响应了，很明显，这时也必需有个先后顺序才行，这就是非抢占优先级的作用了——如表3中，谁优先级最高先响应谁，然后按编号排队，依次得到响应。

抢占优先级和非抢占优先级的协同，可以使单片机中断系统有条不紊的工作，既不会无休止的嵌套，又可以保证必要时紧急任务得到优先处理。在后续的学习过程中，中断系统会与我们如影随形，处处都有它的身影，随着学习的深入，相信你对它的理解也会更加的深入。

单片机的中断

“中断”与“轮询”

“中断”处理并非单片机控制系统所特有的现象，在我们的日常生活中“中断”的例子也随处可见。让我们来看看身边的例子吧。比如尽管您知道今天有快递送到，但却不知道快递送来的具体时间，在这种情况下，也许您会选择坐在客厅里边看书，边等快递送来。在您看书其间，门铃响的时候就表明快递到了（有事件发生）。这就是“中断”的例子。

图1：“中断”处理 示意图

如果不用“中断”处理等待方式的话，在看书的过程中，您就不得不经常走到门口去确认快递是否到了。 像这样频繁地确认是否有“事件”发生的现象，在单片机控制中是通过软件编程完成的。我们把这种处理方式称为“轮询”（图2）。

图2：“轮询”处理示意图

单片机中的中断处理

实际上单片机的中断处理更加复杂，还是以上述事例(边看书边等待快递送来)进行说明。

现在，相信大家对“中断” 已经有所了解了。下面我们来看看在实际的“中断”处理中，单片机内部是怎样进行的。

在单片机中，通知事件发生的中断信号一般来自于外部INT引脚的输入信号，或是来自定时器、串行I/F等内部的外围功能电路的信号。接收中断信号的是中断控制器。中断控制器根据产生的中断信号的优先级，按优先级顺序发送给CPU。当然，被设定为无效的设备所传送来的中断信号是不会传给CPU的，您也可以屏蔽或忽略它们。CPU根据从中断控制器接收到的指示，执行相应的程序（中断处理）。

实时处理中断

“中断”与“轮询”看起来好象可以进行同样的处理，实际上它们有很大的区别。区别在于当事件发生时，中断方式可以立刻执行对应事件的处理。中断的这种处理方式被称为是实时处理。

而在“轮询”方式中，如果对发生事件的监视周期较短的话也可以实现实时处理，但是在通常情况下，总是有多个事件发生，有时主程序也不允许太短的循环，所以，难以实现实时处理。

当 “中断” 发生时，由于从检测到事件发生到切换到中断处理只需要几十至几百个时钟，所以可以在短时间内对应事件进行处理。

例如，在键输入或开关输入的情况下，对于单片机来说开关何时将被按下是不可预测的事件。所以，如果在主程序中以“轮询”的方式监视的话，将会无端浪费CPU的处理时间，而且，如果要进行多个“轮询”处理，则“轮询”的周期将会变长。

如果不具备单片机的硬件知识，是很难理解和应用“中断”的。“中断”的内容也确实有些难度，但是它却是单片机系统控制中无法避开的一种处理。所以，大家一定要加深对单片机知识的理解，并熟练掌握“中断”的基本知识和使用方法！

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