51內(nèi)核單片機(jī)中斷優(yōu)先級的理解

由于項目的需要，這兩天正好在研究應(yīng)用層協(xié)議的格式與規(guī)范，參考了吳老師給的ZLG的RS-485_Guide。
RS-485標(biāo)準(zhǔn)是基于PC的UART芯片上的處理方式（8-N-1格式），只涉及到電氣特性規(guī)定，而沒有對上層協(xié)議作出規(guī)定，因此，需要用戶自己設(shè)計網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議。大部分用戶都自行定義自己的應(yīng)用層協(xié)議，或者直接取自部分ModBus協(xié)議。國內(nèi)根據(jù)不同的設(shè)備類型也頒布了各類通訊協(xié)議，如CDT、SC-1801、u4F、DNP3.0 規(guī)約和1995年的IEC60870-5-101 傳輸規(guī)約、1997 年的國際101 規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T634-1997規(guī)約；在電表應(yīng)用中，國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)的廠商采用多功能電能表通訊規(guī)約(DL/T645-1997)。
主要研究多功能電能表通訊規(guī)約(DL/T645-1997)，這是江浙滬地區(qū)電表廠商的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利用飛利浦公司的P89LPC931單片機(jī)對RS-485的應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。LPC900 系列單片機(jī)是一個基于 80C51內(nèi)核的增強(qiáng)型單片機(jī)。手冊里給出了整個通訊程序的實(shí)現(xiàn)，程序主要分為三個部分：數(shù)據(jù)接收部分、命令執(zhí)行部分、數(shù)據(jù)發(fā)送部分。
通常在串口通信的程序?qū)崿F(xiàn)中，發(fā)送數(shù)據(jù)一般采用查詢模式，接收數(shù)據(jù)一般采用中斷方式。關(guān)于接收數(shù)據(jù)的程序大部分實(shí)現(xiàn)是這樣的：每次接收中斷中只是將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，而數(shù)據(jù)幀協(xié)議則交由前臺大循環(huán)做。但是在ZLG的手冊中給出了接收中斷程序直接處理數(shù)據(jù)幀的方式。

圖1接收程序流程圖（ZLG RS-485_Guide）
接收一個字節(jié)通訊函數(shù)
原型：uchar Receive_Data();
功能：接收一個字節(jié)通訊
入口參數(shù)：無
出口參數(shù)：返回接收值
********************************************************************/
uchar Receive_Data()
{
RI=0;
while(!RI);
RI=0;
ACC=SBUF;
if(P!=RB8)
{
SP--;SP--;CY=0;return CY;
}
return (ACC);
}


bit Receive_One(uchar *s)
{
uchar CS=0x00，Serial_data;
char i，j;
RI=0;
Serial_data=SBUF;
while(Serial_data!=0xfe)
return 0;
do
Serial_data=Receive_Data();
while(Serial_data==0xfe);
if(Serial_data!=0x68)
return 0;
CS+=0x68;
for(i=0;i<=5;i++)
{
*(s+i)=Receive_Data();
CS+=*(s+i);
}
if(Receive_Data()!=0x68)
return 0;
CS+=0x68;
CS+=(*(s+6)=Receive_Data());
j=*(s+7)=Receive_Data();
CS+=j;
for(i=0;i<=(j-1);i++)
{
CS+=(*(s+i+8)=Receive_Data());
*(s+i+8)-=0x33;
}
if(CS!=Receive_Data())
return 0;
if(Receive_Data()!=0x16)
return 0;
ESR=0;
return 1;
}

串口接收中斷服務(wù)程序
功能：接收數(shù)據(jù)
********************************************************************/
void RXD_Int(void) interrupt 4
{
CY=Receive_One(Serial_buf);
if(CY)
Command_status1|=0x04;
}
/********************************************************************

圖1是中斷處理函數(shù)中的接收流程，中斷程序如上述。程序在判斷出第一個字節(jié)是前導(dǎo)字節(jié)以后，需要繼續(xù)判斷前導(dǎo)字節(jié)，當(dāng)連續(xù)2-4次判斷出是前導(dǎo)字節(jié)后才會繼續(xù)往下執(zhí)行。但是在作第二次前導(dǎo)字節(jié)的判斷時，Receive_Data()事實(shí)上是在當(dāng)前中斷程序中等待下一個接收到的數(shù)據(jù)，而當(dāng)接收到下一個數(shù)據(jù)時，是否會再次發(fā)生中斷呢？這個問題困惑了我一晚上。按照程序邏輯推理，即假設(shè)本程序是無誤的基礎(chǔ)上（事后證明應(yīng)該是正確的），第二次中斷是不應(yīng)該發(fā)生的，否則將程序無限中斷嵌套下去，也得不到幀數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。但是在Receive_Data()中的 while(!RI)，需要等待的是接收中斷標(biāo)志位置位，也就是說，第二次接收數(shù)據(jù)完以后串口接收中斷標(biāo)志將被置位，但是中斷不嵌套。
以下是我從百度文庫里找到的一片關(guān)于51系列單片機(jī)中斷嵌套的文章，給出了比較詳細(xì)的解釋，現(xiàn)將主要的內(nèi)容摘錄如下：
“老的51單片機(jī)（80C51系列）有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。現(xiàn)在很多擴(kuò)展的51單片機(jī)已經(jīng)有4個優(yōu)先級（或更多）和更多的中斷源了。老的51單片機(jī)（80C51系列）有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。現(xiàn)在很多擴(kuò)展的51單片機(jī)已經(jīng)有4個優(yōu)先級（或更多）和更多的中斷源了。”
“中斷的優(yōu)先級有兩個：查詢優(yōu)先級和執(zhí)行優(yōu)先級。”
我們通常所說的中斷優(yōu)先級一般指的是執(zhí)行優(yōu)先級，但同一執(zhí)行優(yōu)先級的中斷也有比較，那就是查詢優(yōu)先級。所謂查詢優(yōu)先級是指在兩個同一優(yōu)先級的中斷同時發(fā)生時（嚴(yán)格來說應(yīng)該是在單片機(jī)能分辨的同一微小時段內(nèi)），處理器會按照默認(rèn)的次序進(jìn)行中斷查詢，查詢優(yōu)先級高的中斷先運(yùn)行中斷處理程序，而查詢優(yōu)先級低的則中斷標(biāo)志置位，如果高查詢優(yōu)先級的中斷運(yùn)行過程中沒有對該標(biāo)志位作恢復(fù)處理，那么在運(yùn)行完該高查詢優(yōu)先級中斷任務(wù)后，仍然會執(zhí)行低的優(yōu)先級任務(wù)；但是，如果在運(yùn)行過程中低查詢優(yōu)先級的中斷標(biāo)志被恢復(fù)，那么對應(yīng)的中斷程序應(yīng)該不會被處理。同理，對于同一中斷，比如串口中斷，在運(yùn)行當(dāng)前串口接收中斷程序的時候又有數(shù)據(jù)被接收，則對應(yīng)的中斷標(biāo)志會被置位，但是不會產(chǎn)生嵌套中斷，而只有等待當(dāng)前中斷結(jié)束后才繼續(xù)執(zhí)行對應(yīng)的中斷程序。在上述程序當(dāng)中，可以看到，在第二次發(fā)生中斷后，對應(yīng)的中斷標(biāo)志已被清除，所以不會執(zhí)行第二次中斷程序，第二次中斷的主要作用是滿足函數(shù)Receive_Data()中的 while(!RI)，即提供了中斷標(biāo)志位，這樣，就既能接收到第二個字節(jié)的數(shù)據(jù)，又能不產(chǎn)生中斷，也就是該手冊中實(shí)現(xiàn)中斷程序一次接收多個字節(jié)數(shù)據(jù)（幀）的方法！
與查詢優(yōu)先級對應(yīng)的還有就是執(zhí)行優(yōu)先級，這個是需要用戶對單片機(jī)做設(shè)定的，在這種情況下，中斷才會發(fā)生嵌套，細(xì)節(jié)不敘。當(dāng)然不同單片機(jī)或處理器關(guān)于中斷的定義有一定的出入，具體的應(yīng)用仍然要參照對應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊。
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參考文獻(xiàn)：
1. ZLG公司.《RS-485_Guide》,2004
2. 《DL/T645-1997通訊規(guī)約通信規(guī)約》
3. 《關(guān)于51系列單片機(jī)中斷嵌套》