單片機的中斷現場保護

文/嚴成武

1 中斷現場保護概念

如果在中斷服務程序中要占用一些寄存器進行運算，而在主程序中這些寄存器也是很重要的，為了二者互不干擾，所以在進入中斷服務程序時就要保存寄存器的數值，以便在從中斷返回后繼續正常的往下執行，這種保存寄存器數值的過程就是現場保護。

2 中斷現場保護要求

在單片機運行程序時，一般要用到多個寄存器，特別是累加器、狀態寄存器等等，中斷服務程序是屬于一種處理突發性事件的程序，在正常運行程序任意時刻都可以插入進來的程序。所以，在進入中斷程序時，可能累加器保存著數據，這時中斷程序也要用累加器，如果不保存，到退出中斷時，原來的數據已經變了，這樣就不知會發生什么狀況了。

本文以義隆電子EM78P451型號單片機為例，說明中斷現場保護實現的方法。在EM78P451的硬件結構中，有3個很重要的特殊功能寄存器，分別為：

（1）累加器A。用于內部數據傳輸。

（2）狀態寄存器R3。保存單片機的各種狀態位和選擇ROM的當前頁。

（3）RAM選擇寄存器R4。選擇RAM的BANK區。

通常，在使用EM78P451時，主程序和中斷服務程序都會用到這3個寄存器。因此，進入中斷程序時，需要先將這3個寄存器保存到普通RAM中；在退出中斷程序時，要將保存的值恢復到這3個寄存器中。

3 指令功能及現場保護要求分析

由于EM78P451沒有象51系列單片機那樣的PUSH、POP指令，所以我們要用一段程序來實現類似的功能。

又寫作“籠羅”。《晉書·劉元海載記》：“及元海僣號，人謂元達曰，‘往劉公相屈，君蔑而不顧，今稱號龍飛，君其懼乎？’元達曰，‘彼人姿度卓犖，有籠羅宇宙之志，吾固知之久矣。’”又寫作“籠落”。《說文·竹部》：“笯，鳥籠也。”《楚辭·九章》：“鳳皇在笯兮。王逸注云，‘笯，籠落也。’”《方言》：“笯，籠，南楚江沔之閑謂之篣。”以上“籠絡”“籠羅”“籠落”皆有“包羅、覆蓋”之義。

要實現將這3個寄存器保存到普通RAM中，必須要用到數據傳送指令，而EM78P451中的所有數據傳送指令都要用到累加器A。因此，我們第一步必須先保存累加器A。而EM78P451中的絕大部分數據傳送指令在運行的過程中會改變狀態寄存器R3的數據，所以在保護好狀態寄存器R3之前禁止使用會改變狀態寄存器R3的指令 。數據傳送指令不會改變選擇寄存器R4的值，可放在最后保存。

綜上所述，我們應首先用一條不會改變狀態寄存器R3的指令，將累加器A保存到普通RAM中；然后，再保存狀態寄存器R3；最后，保存選擇寄存器R4。

恢復現場的過程則與保護現場的過程相反。

4 中斷現場保護實現方法

4.1 保護現場

語句1：MOV TEMP_A,A ；保存累加器A，這條指令不影響R3的值

語句2：SWAPA R3 ；將R3高低4位交換，并傳送到A

語句3：MOV TEMP_R3,A ；保存R3

語句4：MOV A,R4 ；將R 4傳送到A語句5：MOV TEMP_ R4,A ；保存R4

4.2 恢復現場

語句1：MOV A,TEMP_R4 ；將之前保存的R 4值傳送到A

語句2：MOV R4,A ；恢復R4的值

語句3：SWAPA TEMP_R3 ；將之前保存的R3的值，高低4位交換，并傳送到A

語句4：MOV R3,A ；恢復R3的值

語句5：SWAP TEMP_A ；將之前保存的A的值，高低4位交換，這條指令不影響R3的值

語句6：SWAPA TEMP_A ；將之前保存的A的值再高低4位交換，并恢復A的值，這條指令不影響R3的值

這樣，就完整地實現EM78P451單片機的中斷現場保護功能。

5 結束語

文章在對EM78P451單片機的中斷現場保護要求和指令功能進行了分析之后，提出了一種簡單、可靠的單片機中斷現場保護方法，并給出了具體的保護現場和恢復現場的程序。文章使用的方法具有通用性和易用性，并在基于義隆電子EM78P451型號單片機的中斷服務程序中得到應用，取得了良好的效果，對單片機的程序開發具有實際的參考價值。

參考文獻

[1]徐惠民,安德寧編著.單片微型計算機[M].北京郵電學院出版社,2013.

[2]馬忠梅編著.單片機的C語言應用程序設計[M].北京航空航天大學出版社,2014.