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

目前在世界一些著名的單片機產(chǎn)品系列中，PIC16F87X系列單片機是芯片內(nèi)部包含有外圍設(shè)備模塊數(shù)量最多的單片機品種之一。PIC16F874和PIC16F877單片機的芯片內(nèi)部集成了15個外圍設(shè)備模塊；PIC16F873和PIC16F876單片機的芯片內(nèi)部集成了12個外圍設(shè)備模塊。在最近推出的該系列的新型號中， PIC16F870單片機的芯片內(nèi)部集成了10個外圍設(shè)備模塊；PIC16F871單片機的芯片內(nèi)部集成了13個外圍設(shè)備模塊；PIC16F872單片機的芯片內(nèi)部也集成了10個外圍設(shè)備模塊（比PIC16F870多了1個USART模塊，少了1個SSP模塊）。

這些外圍設(shè)備模塊在啟用時以及在工作過程中，都或多或少地需要CPU參與控制、協(xié)調(diào)或交換數(shù)據(jù)等各種服務(wù)工作。由于CPU的運行速度非常高，而各個外圍設(shè)備模塊的工作速度卻非常低，況且這些外圍設(shè)備模塊也不是頻繁地要求CPU對其服務(wù)。因此，通常采取一種讓眾多外圍設(shè)備模塊共享1個CPU，并且能夠及時得到CPU服務(wù)的調(diào)度方法 ——中斷。

一、 PIC16F87X的中斷源

PIC系列單片機是當今世界上很有影響力的精簡指令集（RISC）微控制器，具有豐富的中斷功能。其中功能強大的中、高擋型號的中斷源有18種之多。在PIC單片機家族中，排位屬于中上水平的PIC16F87X子系列單片機具備的中斷源多達14種。其中，單片機的型號不同，中斷源的種類、個數(shù)也不同，如表1所列。其不足之處是：中斷矢量只有1個，并且各個中斷源之間也沒有優(yōu)先級別之分，不具備非屏蔽中斷。

從表1中可以看出，各中斷源基本上都是與各個外圍設(shè)備模塊相對應(yīng)的。其中，多數(shù)外圍設(shè)備模塊對應(yīng)著1個中斷源（比如定時器/計數(shù)器TMR0模塊），有的外圍設(shè)備模塊對應(yīng)著2個中斷源（比如通用同步/接收/發(fā)送器SCI模塊），也有的外圍設(shè)備模塊沒有中斷源與之對應(yīng)（比如輸入/輸出端口RA和RC模塊），還有的中斷源沒有外圍設(shè)備模塊與之對應(yīng)（比如外部觸發(fā)中斷源INT）。

二、 PIC16F87X的中斷硬件邏輯

在PIC16F87X的子系列中，具體型號不同，中斷邏輯電路也存在著差異，中斷源的種類和個數(shù)也不同：最多的具備 14種中斷源；最少的具備10種中斷源（詳見表1）。其中并行端口模塊和并行端口中斷源，只有40腳封裝的型號（PIC16F871、PIC16F874 和PIC16F877）才會具備；而對于28腳封裝的型號（PIC16F870、PIC16F872、PIC16F873和PIC16F876）則不具備。

PIC16F87X系列單片機中斷系統(tǒng)的邏輯電路如圖1所示。每一種中斷源對應(yīng)著1個中斷標志位（記為XXXF，F(xiàn)是Flag的第1 個英文字母）和1個中斷屏蔽位或者叫中斷使能位（記為XXXE，E是Enable的第1個英文字母）。中斷源產(chǎn)生的中斷標志信號是否得以向前傳遞，將受控于對應(yīng)的中斷屏蔽位。每一個中斷標志位都對應(yīng)著1個觸發(fā)器。當中斷源申請CPU中斷時，與之對應(yīng)的觸發(fā)器就由硬件自動置位，而該觸發(fā)器的清零是由用戶安排程序來實現(xiàn)的；每一個中斷屏蔽位也對應(yīng)著1個觸發(fā)器。該觸發(fā)器的置位和清零均是由用戶程序完成的。

圖1描繪的邏輯電路是1個由簡單的門電路構(gòu)成的組合邏輯電路。將全部14個中斷源按2個梯隊并列排開，第1梯隊中只安排了3個中斷源，其余的中斷源全部安排到第2梯隊中。這樣做是為了與早期的 PIC系列單片機型號相兼容（前些年研制出的單片機型號片內(nèi)配置的外圍設(shè)備模塊數(shù)量較少，相應(yīng)的中斷源的數(shù)量自然也就少，比如PIC16C61只有第1梯隊中的3個中斷源）。近期研制的一些PIC單片機新型號是在原有的單片機芯片基礎(chǔ)之上進行一些功能擴展而得來的。

所有的中斷源都受全局中斷屏蔽位（也可以稱為總屏蔽位）GIE的控制。第1梯隊的中斷源不僅受全局中斷屏蔽位的控制，還要受各自中斷屏蔽位的控制；第2梯隊的中斷源不僅受到全局中斷屏蔽位和各自中斷屏蔽位的控制，還要額外受到1個外設(shè)中斷屏蔽位PEIE的控制。