單片機(jī)的中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)

文/嚴(yán)成武

1 中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)概念

如果在中斷服務(wù)程序中要占用一些寄存器進(jìn)行運(yùn)算，而在主程序中這些寄存器也是很重要的，為了二者互不干擾，所以在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)就要保存寄存器的數(shù)值，以便在從中斷返回后繼續(xù)正常的往下執(zhí)行，這種保存寄存器數(shù)值的過程就是現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。

2 中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)要求

在單片機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一般要用到多個(gè)寄存器，特別是累加器、狀態(tài)寄存器等等，中斷服務(wù)程序是屬于一種處理突發(fā)性事件的程序，在正常運(yùn)行程序任意時(shí)刻都可以插入進(jìn)來的程序。所以，在進(jìn)入中斷程序時(shí)，可能累加器保存著數(shù)據(jù)，這時(shí)中斷程序也要用累加器，如果不保存，到退出中斷時(shí)，原來的數(shù)據(jù)已經(jīng)變了，這樣就不知會(huì)發(fā)生什么狀況了。

本文以義隆電子EM78P451型號(hào)單片機(jī)為例，說明中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)的方法。在EM78P451的硬件結(jié)構(gòu)中，有3個(gè)很重要的特殊功能寄存器，分別為：

（1）累加器A。用于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸。

（2）狀態(tài)寄存器R3。保存單片機(jī)的各種狀態(tài)位和選擇ROM的當(dāng)前頁(yè)。

（3）RAM選擇寄存器R4。選擇RAM的BANK區(qū)。

通常，在使用EM78P451時(shí)，主程序和中斷服務(wù)程序都會(huì)用到這3個(gè)寄存器。因此，進(jìn)入中斷程序時(shí)，需要先將這3個(gè)寄存器保存到普通RAM中；在退出中斷程序時(shí)，要將保存的值恢復(fù)到這3個(gè)寄存器中。

3 指令功能及現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)要求分析

由于EM78P451沒有象51系列單片機(jī)那樣的PUSH、POP指令，所以我們要用一段程序來實(shí)現(xiàn)類似的功能。

又寫作“籠羅”。《晉書·劉元海載記》：“及元海僣號(hào)，人謂元達(dá)曰，‘往劉公相屈，君蔑而不顧，今稱號(hào)龍飛，君其懼乎？’元達(dá)曰，‘彼人姿度卓犖，有籠羅宇宙之志，吾固知之久矣?！庇謱懽鳌盎\落”?！墩f文·竹部》：“笯，鳥籠也?！薄冻o·九章》：“鳳皇在笯兮。王逸注云，‘笯，籠落也。’”《方言》：“笯，籠，南楚江沔之閑謂之篣。”以上“籠絡(luò)”“籠羅”“籠落”皆有“包羅、覆蓋”之義。

要實(shí)現(xiàn)將這3個(gè)寄存器保存到普通RAM中，必須要用到數(shù)據(jù)傳送指令，而EM78P451中的所有數(shù)據(jù)傳送指令都要用到累加器A。因此，我們第一步必須先保存累加器A。而EM78P451中的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳送指令在運(yùn)行的過程中會(huì)改變狀態(tài)寄存器R3的數(shù)據(jù)，所以在保護(hù)好狀態(tài)寄存器R3之前禁止使用會(huì)改變狀態(tài)寄存器R3的指令 。數(shù)據(jù)傳送指令不會(huì)改變選擇寄存器R4的值，可放在最后保存。

綜上所述，我們應(yīng)首先用一條不會(huì)改變狀態(tài)寄存器R3的指令，將累加器A保存到普通RAM中；然后，再保存狀態(tài)寄存器R3；最后，保存選擇寄存器R4。

恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的過程則與保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的過程相反。

4 中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法

4.1 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

語句1：MOV TEMP_A,A ；保存累加器A，這條指令不影響R3的值

語句2：SWAPA R3 ；將R3高低4位交換，并傳送到A

語句3：MOV TEMP_R3,A ；保存R3

語句4：MOV A,R4 ；將R 4傳送到A語句5：MOV TEMP_ R4,A ；保存R4

4.2 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

語句1：MOV A,TEMP_R4 ；將之前保存的R 4值傳送到A

語句2：MOV R4,A ；恢復(fù)R4的值

語句3：SWAPA TEMP_R3 ；將之前保存的R3的值，高低4位交換，并傳送到A

語句4：MOV R3,A ；恢復(fù)R3的值

語句5：SWAP TEMP_A ；將之前保存的A的值，高低4位交換，這條指令不影響R3的值

語句6：SWAPA TEMP_A ；將之前保存的A的值再高低4位交換，并恢復(fù)A的值，這條指令不影響R3的值

這樣，就完整地實(shí)現(xiàn)EM78P451單片機(jī)的中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)功能。

5 結(jié)束語

文章在對(duì)EM78P451單片機(jī)的中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)要求和指令功能進(jìn)行了分析之后，提出了一種簡(jiǎn)單、可靠的單片機(jī)中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)方法，并給出了具體的保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的程序。文章使用的方法具有通用性和易用性，并在基于義隆電子EM78P451型號(hào)單片機(jī)的中斷服務(wù)程序中得到應(yīng)用，取得了良好的效果，對(duì)單片機(jī)的程序開發(fā)具有實(shí)際的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]馬忠梅編著.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2014.