學(xué)習(xí)者快速理解中斷控制過(guò)程探究

王麗麗

摘 要：在單片機(jī)原理與接口技術(shù)中，中斷控制這部分內(nèi)容是一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)也是難點(diǎn)，怎樣使學(xué)生快速簡(jiǎn)捷地理解中斷控制過(guò)程是教師在講課過(guò)程中難以突破的教學(xué)點(diǎn)。文章將介紹怎樣以生活化的形式幫助學(xué)生快速牢固地理解這部分內(nèi)容，同時(shí)介紹了針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不同應(yīng)該采用不同的教學(xué)方式以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與接口技術(shù);中斷控制;教學(xué)方式

單片機(jī)原理與接口技術(shù)是電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，在學(xué)習(xí)了“電工基礎(chǔ)”“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”及“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”等電子專業(yè)基礎(chǔ)課后，“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”對(duì)這些課程做了一個(gè)綜合應(yīng)用，通過(guò)設(shè)計(jì)不同外圍硬件電路及相關(guān)程序編寫可以制作出現(xiàn)實(shí)生活隨手可見(jiàn)的電子產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。本課程還銜接后續(xù)可以把電子產(chǎn)品生產(chǎn)化的“表面組裝技術(shù)”。這一系列課程學(xué)習(xí)完以后學(xué)生便能夠設(shè)計(jì)制作出一個(gè)完整的智能電子產(chǎn)品。因此“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”相當(dāng)于把電子專業(yè)所學(xué)課程貫穿到一起，起到承上啟下的作用，是核心課程。而中斷控制是單片機(jī)原理與接口技術(shù)這門課程的核心及難點(diǎn)，因此學(xué)好中斷控制這一節(jié)內(nèi)容對(duì)電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。筆者通過(guò)多次講解本節(jié)內(nèi)容提煉出一種對(duì)比學(xué)習(xí)方法，通過(guò)與生活例子相聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)中斷控制這部分內(nèi)容不再恐懼，以下是講授方法，簡(jiǎn)單易懂。

一、中斷控制概念解析

所謂中斷，就是CPU暫時(shí)停止現(xiàn)在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行子程序，當(dāng)子程序處理完后，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)程序。顧名思義，中斷控制主要涉及兩個(gè)方面：一是是否執(zhí)行中斷行為，二是按什么樣的順序執(zhí)行中斷行為。

二、控制過(guò)程解析

在對(duì)中斷行為控制的過(guò)程中，涉及三個(gè)核心部件，一是中斷源，它負(fù)責(zé)發(fā)出中斷信號(hào);二是IE，它負(fù)責(zé)決定是否執(zhí)行中斷行為;三是IP，它負(fù)責(zé)決定執(zhí)行中斷行為的先后順序。通常教師會(huì)以語(yǔ)言的形式把中斷控制的過(guò)程描述出來(lái)，但是對(duì)沒(méi)接觸過(guò)中斷概念的學(xué)生來(lái)說(shuō)很難理解其中的重要信息，筆者經(jīng)過(guò)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)將中斷控制的過(guò)程以生活化的語(yǔ)言及圖片來(lái)進(jìn)行講解，學(xué)生表示很容易接受，教學(xué)效果良好。針對(duì)不容易理解的教學(xué)內(nèi)容，可以加入生活化的信息幫助學(xué)生理解，中斷控制講解過(guò)程如下：假如周末小明正在家看電視，這時(shí)有五個(gè)朋友分別打來(lái)電話對(duì)小明發(fā)出不同的邀請(qǐng)，打來(lái)電話的先后順序依次為一起去爬山、借書、吃飯、游泳及看電影。如下圖1所示，小明在看電視的過(guò)程中被電話打斷了，五位朋友分別發(fā)來(lái)五個(gè)不同的邀請(qǐng)，從上到下依次列出打來(lái)電話的順序。

對(duì)于這些事情小明到底是接不接受呢？這就由中斷允許寄存器IE來(lái)決定。如果小明今天心情好這些事情都想去做，那么這些事情的先后順序應(yīng)該怎樣安排呢？這就由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP來(lái)控制。比如，小明最想先去“借書”，那么“借書”的優(yōu)先級(jí)是最高的，“借書”就應(yīng)該最先做，而其他事情可以依次去做，見(jiàn)圖2。

我們可以把這個(gè)例子與中斷控制聯(lián)系起來(lái)：?jiǎn)纹瑱C(jī)執(zhí)行主程序相當(dāng)于小明看電視的過(guò)程，五個(gè)中斷源相當(dāng)于打來(lái)電話的五個(gè)邀請(qǐng)，對(duì)于邀請(qǐng)的接受或拒絕相當(dāng)于對(duì)中斷的允許或禁止，那么，中斷允許還是禁止通過(guò)中斷允許寄存器IE控制;五個(gè)中斷源的執(zhí)行的先后順序，就相當(dāng)于小明先去做哪件事后去做哪件事，可以通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的設(shè)置決定，中斷源的優(yōu)先級(jí)的順序依次為：INT0、T0、INT1、T1、串行口。從中斷源的優(yōu)先級(jí)可以看出INT0的優(yōu)先級(jí)是最高的，無(wú)論INT0第幾個(gè)發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，只要掃描到有INT0的中斷請(qǐng)求，中斷都要停止其他幾個(gè)中斷源的請(qǐng)求轉(zhuǎn)而去執(zhí)行INT0的請(qǐng)求。同樣串行口的優(yōu)先級(jí)是最低的，即使是第一個(gè)發(fā)過(guò)來(lái)的請(qǐng)求，只要后面有其他中斷源，都要停止串行口的中斷操作，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另外優(yōu)先級(jí)別高的中斷請(qǐng)求?？偟膩?lái)說(shuō)，中斷控制就是CPU對(duì)中斷源打斷主程序這件事是否允許？通過(guò)中斷允許寄存器IE去控制中斷源的執(zhí)行什么樣的先后順序？由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP去控制。這就是中斷控制的核心，見(jiàn)圖3。

三、教學(xué)方式選取

在多年教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生的理解能力有了基本了解，在對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解時(shí)，會(huì)采用不同的講解方式。比如上面介紹的中斷控制會(huì)引入生活中完成工作的先后順序進(jìn)行講解;而在講解CPU時(shí)序這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，會(huì)通過(guò)分段的形式，即將振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期、指令周期CPU四個(gè)定時(shí)單位按周期長(zhǎng)短畫出來(lái)，讓學(xué)生直觀感受周期的大小;在講解程序控制流程圖時(shí)，會(huì)以流程圖真實(shí)流向做動(dòng)畫，為后續(xù)學(xué)生編寫程序應(yīng)該采用哪種流程控制方式打好基礎(chǔ)。因內(nèi)容選取教學(xué)方式有助于學(xué)生清晰明了地理解課程的難點(diǎn)內(nèi)容，不單是單片機(jī)原理與接口技術(shù)這門課程因內(nèi)容選取教學(xué)方式，其他的電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程都應(yīng)以學(xué)生能夠理解接收的形式講解，這樣才能讓學(xué)生充分理解課程的教學(xué)內(nèi)容，才能做到將知識(shí)融會(huì)貫通。

參考文獻(xiàn)：

[1]張幼麟.單片機(jī)中斷控制系統(tǒng)[J].信息與電腦（理論版），2017（23）.

[2]周國(guó)運(yùn).單片機(jī)原理及應(yīng)用教程[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.

[3]江世明.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.