AVR的中斷應(yīng)用設(shè)計要點

A.中斷設(shè)計注意點:

1．具備Bootloader功能的AVR，其中斷向量區(qū)可以在Flash程序存儲器空間最低位置和Bootloader區(qū)的頭部來回遷移，這主要用于配合Bootloader程序的應(yīng)用。如果不使用Bootloader功能，一般不要中斷向量區(qū)進行遷移。

2．Flash較小的AVR芯片，其一個中斷向量占據(jù)1個字的空間，用于放置一條相對轉(zhuǎn)移RJMP指令（范圍-2K~+2K字），跳到中斷服務(wù)程序。對于不使用的中斷，在中斷向量區(qū)中應(yīng)放置1條中斷返回指令RETI，增強程序的抗干擾性。

3．ATmega128的Flash空間為64K字節(jié)，因此它的一個中斷向量占據(jù)2個字的空間，用于放置一條絕對轉(zhuǎn)移JMP指令（指令長度為2個字），跳到中斷服務(wù)程序。對于不使用的中斷，在中斷向量區(qū)中應(yīng)連續(xù)放置2條中斷返回指令RETI，增強程序的抗干擾性。當使用匯編語言編寫系統(tǒng)程序時應(yīng)注意。

4．當MCU響應(yīng)一個中斷時，其硬件系統(tǒng)會自動中斷返回地址壓入系統(tǒng)堆棧，并將關(guān)閉全局中斷響應(yīng)（硬件將中斷標志I位清0），清除該中斷的中斷標志位；執(zhí)行中斷返回指令RETI時，硬件會先允許全局中斷響應(yīng)（硬件將中斷標志I位置1），然后從系統(tǒng)堆棧中彈出返回地址到PC程序計數(shù)器中，繼續(xù)執(zhí)行被中斷打斷的程序。除此之外，MCU的硬件沒有對中斷保護做其他處理。

5．因此，用戶在編寫中斷服務(wù)程序時，首先要編寫中斷現(xiàn)場保護程序，如保護MCU的狀態(tài)寄存器等。在中斷返回之前，不要忘記恢復(fù)中斷現(xiàn)場。

6．如果設(shè)置和允許外部中斷響應(yīng)，即使是外部INT0..7引腳設(shè)置為輸出方式，在引腳上的電平變化也會觸發(fā)外部中斷的發(fā)生，這一特性提供了使用軟件產(chǎn)生中斷的途徑。

7．外部中斷可選擇采用上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)以及電平變化（由高變低或由低變高）和低電平觸發(fā)等方式，無外部高電平觸發(fā)方式。具體觸發(fā)方式由外部中斷控制寄存器EICRA（INT3:0）和EICRB（INT7:4）決定。

8．如果選擇外部低電平方式觸發(fā)中斷時應(yīng)特別注意：（1）引腳上的低電平必須一直保持到當前一條指令執(zhí)行完成后才能觸發(fā)中斷；（2）低電平中斷并不置位中斷標志位，即外部低電平中斷的觸發(fā)不是由于中斷標志位引起的，而是外部引腳上電平取反后直接觸發(fā)中斷（當然需要開放全局中斷允許）。因此，在使用低電平觸發(fā)方式時，中斷請求將一直保持到引腳上的低電平消失為止。喚句話說，只要中斷引腳的輸入引腳保持低電平，那么將一直觸發(fā)產(chǎn)生中斷。所以，在低電平中斷服務(wù)程序中，應(yīng)有相應(yīng)的操作命令，控制外部器件釋放或取消加在外部引腳上的低電平。

B．中斷優(yōu)先級以及中斷嵌套處理

1.AVR中斷的優(yōu)先級由該中斷向量在中斷向量區(qū)中的位置確定，處于低地址的中斷向量所對應(yīng)的中斷擁有高優(yōu)先級，所以，系統(tǒng)復(fù)位RESET擁有最高優(yōu)先級。

2.當兩個中斷同時發(fā)生申請中斷時，MCU先響應(yīng)中斷優(yōu)先級高的中斷。低優(yōu)先級的中斷一般將保持中斷標志位的狀態(tài)（外部低電平中斷除外），等待MCU響應(yīng)處理。

3.MCU響應(yīng)一個中斷后，在進入中斷服務(wù)前已由硬件自動清零全局中斷允許位。因此此時即使有更高優(yōu)先級的中斷請求發(fā)生，MCU也會不響應(yīng)，要等執(zhí)行到RETI指令，從本次中斷返回，并執(zhí)行了一條指令后，才能繼續(xù)響應(yīng)中斷。所以，在缺省情況下，AVR的中斷不能嵌套。AVR中斷的優(yōu)先級只是在有多個中斷同時發(fā)生時才起作用，此時MCU將首先響應(yīng)高優(yōu)先級的中斷。

4.AVR中斷嵌套處理是通過軟件方式實現(xiàn)的。如在B中斷服務(wù)中，如需要MCU能及時的響應(yīng)A中斷（不是等本次中斷返回后再響應(yīng)），B中斷的服務(wù)程序應(yīng)這樣設(shè)計：（1）B中斷的現(xiàn)場保護；（2）屏蔽除A以外其它的中斷允許標志；（3）用指令SEI開放允許全局中斷；（4）B中斷服務(wù)；（5）用指令CLI禁止全局中斷（6）恢復(fù)在本中斷程序被屏蔽的中斷允許標志；（7）B中斷現(xiàn)場恢復(fù)；（8）B中斷返回。

5.采用軟件方式實現(xiàn)中斷嵌套處理的優(yōu)點，是能夠讓程序員可以根據(jù)不同的實際情況和需要來決定中斷的重要性，有更加靈活的手段處理中斷響應(yīng)和中斷嵌套，如讓低優(yōu)先級的中斷（此時很重要）打斷高優(yōu)先級中斷的服務(wù)等，但同時也增加了編寫中斷服務(wù)程序的復(fù)雜性。

6.由于AVR的指令執(zhí)行速度比較高，因此在一般情況下，不建議使用中斷嵌套的處理方法。當然，這還需要用戶在編寫中斷處理服務(wù)程序中，應(yīng)遵循中斷服務(wù)程序盡量要短的原則。

C．高級語言開發(fā)環(huán)境中中斷服務(wù)程序的編寫

1.在高級語言開發(fā)環(huán)境中，都擴展和提供了相應(yīng)編寫中斷服務(wù)程序的方法，但不同高級語言開發(fā)環(huán)境中對編寫中斷服務(wù)程序的語法規(guī)則和處理方法是不同的。用戶在編寫中斷服務(wù)程序前，應(yīng)對所使用開發(fā)平臺，中斷程序的編寫方法，中斷的處理方法等有較好的了解。

2.使用ICCAVR、CVAVR、BASCOM-AVR等高級語言編寫中斷服務(wù)程序時，通常不必考慮中斷現(xiàn)場保護和恢復(fù)的處理，因為編譯器在編譯中斷服務(wù)程序的源代碼時，會在生成的目標代碼中自動加入相應(yīng)的中斷現(xiàn)場保護和恢復(fù)的指令。

3.如果用戶要編寫效率更高或特殊的中斷服務(wù)程序，可以采用嵌入?yún)R編、關(guān)閉編譯系統(tǒng)的自動產(chǎn)生中斷現(xiàn)場保護和恢復(fù)代碼等措施，但程序員要對所使用的開發(fā)環(huán)境有更深的了解和掌握，并具備較高的軟件設(shè)計能力。本人中給出的USART接收和發(fā)送中斷服務(wù)程序（使用CVAVR開發(fā)平臺）就是一個非常典型的示例。