2023年01月30日 | M20 中断、定时器与程序存储方式

void main() //主程序 不同单片机写法基本一致
{
}

interrupt() //不同单片机 中断程序写法不同
{
}

• 多个中断类似于多个中断车道的车行进，如果都来抢占红色小车的主车道，会造成红车行进缓慢。

• 所以中断程序写最简短的代码，尽量少的占用主车道的时间。

以上提到了四个关键名词:

• 中断

• 定时器

• 主程序

• 中断程序

书籍会给一个名词简短一两句话，作为解释或者定义，实际上大部分名词很难用一句话说明。很多同学学习过程中感觉越学越困难，越来越看不懂，实际上，关键问题就是很多名词需要一本书1000页打底的书来解释才行，我们把自己限定到仅看课本或者一两本关联度很少的书，这样自然是越学越累。因为这些关键名词都没有理解，他们又是后续章节的基础，后续的故事...

继续说这四个名词，

中断是一种机制，为了实现:

• 提升时间利用率

• 快速响应信号

• 尝试一心二用、一心三用

我喜欢单片机比作一个人。

以人的行为来理解中断，我们看一本小说或者看一个电影，看小说的过程中，拿起手机来接了个电话，电话接完了，接着又看小说剩下的内容，过了一会口渴了，又去喝了杯水，接着再看..

• 看小说是大脑主程序在运行

• 接电话 大脑切换到电话中断程序

• 喝水 大脑切换到喝水中断程序

空间和时间是永恒的主题!

从时间上理解中断：

从空间上理解中断：

程序要存储在两个主要的地方

A、电脑中，我们编写的程序源代码（主程序和中断程序都存储在main.c中）

B、编译完成形成二进制代码下载到单片机的程序存储器中(ProgramFlash)

a、首先我们要找到中断程序的位置（以stc单片机为例，其他51单片机类似）

b、看看程序存储器大小

c、写了一段定时器0的中断小程序，我们依照这个程序继续往下分析

源码下载在这里：

向导团队/step by step study singlechip

目录：step-by-step-study-singlechipstepbysteptimertimer0keil

本程序实现功能

• 启用定时器0

• 1ms定时并开启定时器中断

• 1ms定时到达开始计数，计数1000次 LED灯状态反转

• 主循环空转

• 主要运行函数为定时器初始化函数和中断函数

#include "reg51.h" //引用头文件

//以下两个类型转换语句只是为了用短单词替代两个单词，写程序时方便

typedef unsigned char BYTE; //BYTE 代替 unsinged char 代表一个字节长度

typedef unsigned int WORD; //WORD 代替 unsigned int  代表两个字节（一个字）长度

//-----------------------------------------------

/* define constants */

#define FOSC 11059200L //主晶振宏定义

#define T1MS (65536-FOSC/12/1000) //1ms timer calculation method in 12T mode //宏定义 1ms定时器在12T模式下的计算方法

/* define SFR */

sbit TEST_LED = P1^0; //work LED, flash once per second //工作LED 1秒闪烁1次

/* define variables */

WORD count; //1000 times counter //1000毫秒计数器

unsigned char runCode; //运行代码 主要函数和关键语句添加，通过观察此变量了解程序运行到的位置

//-----------------------------------------------

/* Timer0 interrupt routine */

void tm0_isr() interrupt 1

{

    runCode=5;

    TL0 = T1MS; //reload timer0 low byte //重新装入定时器0低字节

    TH0 = T1MS >> 8; //reload timer0 high byte //重新装入定时器0高字节

    if (count-- == 0) //1ms * 1000 -> 1s //1ms定时计数1000次 后是1秒

    {

        runCode=6;

        count = 1000; //reset counter //复位计数器

        TEST_LED = ! TEST_LED; //work LED flash //LED灯闪烁

    }

}

void init_timer0()

{

    runCode=3;

    TMOD = 0x01; //set timer0 as mode1 (16-bit) //设置定时器0 16bit工作模式

    TL0 = T1MS; //initial timer0 low byte //初始化定时器0 低字节

    TH0 = T1MS >> 8; //initial timer0 high byte //初始化定时器0 高字节

    TR0 = 1; //timer0 start running //启动定时器0

    ET0 = 1; //enable timer0 interrupt //开启定时器0中断

    EA = 1; //open global interrupt switch //打开所有中断

    count = 0; //initial counter //初始化计数器

}

/* main program 主程序*/

void main()

{

    runCode=1;

    init_timer0(); //初始化定时器函数

    while (1) //主循环

    {

        runCode=2;

        ; //分号代表空转，不做任何事情，但是；也会占用单片机运行时间

    } //loop

}

中断函数很特殊是被keil内部程序调用的，它与主函数(main)是一个等级，不能被主函数直接调用，其他函数可以被主函数调用。

e、继续往下进行，我们只在keil中编写完了程序还不行，需要知道程序是怎么一步步编译成单片机能够存储的格式的。

• 源程序编写完成

• 编译链接成二级制格式文件

我们从C语言源文件很难看出中断程序最终存储在那个位置，keil有个强大的功能是可以直接变成汇编语言查看。汇编语言更接近机器语言，从里面我们就能够找到程序的具体位置。

先进行几步设置

1）keil 设置为内部仿真模式

2）点击调试按钮

3）打开汇编语言窗口 打开存储器窗口

4）我们观察下中断程序 C语言 汇编语言格式和存储代码对应的空间

5）理解一个概念 单片机程序存储空间就是用硅晶体组成的一个个电路，也就是一组组开关。然后集成在单片机里面。回头看这张图

0000H~3FFFH 把main.c 内部的程序代码都装进去了，只是变成了单片机认识的二进制的0，1，再进一步实际上是把单片机内部的一个个开关打开还是关上了，1关闭，0开启。

我们看4）中存储器是16进制数 16进制能够一一对应二进制数，例如十六进制FF=11111111

从下图我们可以看出程序就是从哪里执行，运行中从那个地址再调用函数... 所有的代码无论开始的格式是什么样的，最终都变成二进制0、1。（16进制作为中间过程）

6）我们洋洋洒洒写了很多程序代码，实际编译完成写入单片机是很短的代码

f、现在我们再看程序是怎么从C编译成二进制01的就容易理解了

g、重新编译生成hex文件，可用于proteus仿真或烧写单片机

h、最终调试观察运行结果

通过学习，我们知道中断程序（中断函数）和主程序都存储在单片机程序存储器中，通过代码的相互调用反复执行。

先在定时器寄存器中放置一个值 当这个值累加到超过寄存器能存储的最大数就触发中断，累加1实际上会消耗一定的时间，累加到特定数值就可以判断出总时间1ms，本程序64614为初始值，

#define FOSC 11059200L //主晶振宏定义

#define T1MS (65536-FOSC/12/1000)

11059200÷10÷1000=921.6 65536-921.6=64614.4 =FC66（16进制）

所以定时器寄存器要存FC66， FC66不断+1 直到等于65536（0x10000）超出了定时器的计数范围（16位定时器只能存FFFF也就是65535）1ms时间到。