interrupt和using在C51中斷中的使用
interrupt和using都是C51的關鍵字。C51中斷過程通過使用interrupt關鍵字和中斷號(0到3)來實現,中斷號指明了中斷程序的入口地址。有了這一聲明,編譯器不需理會寄存器組參數的使用和對累加器A、狀態寄存器、寄存器B、數據指針和默認的寄存器的保護。只要在中斷程序中用到,編譯器會把它們壓棧,在中斷程序結束時將他們出棧。C51支持所有5個8051標準中斷(從0到4)和在8051系列(增強型)中多達27個的中斷源。
本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201611/321752.htmusing關鍵字用來指定中斷服務程序使用的寄存器組。用法是:using后跟一個0到3的數,對應著4組工作寄存器。一旦指定工作寄存器組,默認的工作寄存器組就不會被壓棧,這將節省32個處理周期,因為入棧和出棧都需要2個處理周期。這一做法的缺點是所有調用中斷的過程都必須使用指定的同一個寄存器組,否則參數傳遞會發生錯誤。因此對于using,在使用中需靈活取舍。
如果在ISR(中斷服務函數)中使用寄存器,那么必須處理好using的使用問題:
1、中斷服務函數使用using指定與主函數不同的寄存器組(主函數一般使用Register bank 0)。
2、中斷優先級相同的ISR可用using指定相同的寄存器組,但優先級不同的ISR必須使用不同的寄存器組,在ISR中被調用的函數也要使用using指定與中斷函數相同的寄存器組。
3、如果不用using指定,在ISR的入口,C51默認選擇寄存器組0,這相當于中斷服務程序的入口首先執行指令:MOV PSW #0
這點保證了,沒使用using指定的高優先級中斷。可以中斷使用不同的寄存器組的低優先級中斷。
4、使用using關鍵字給中斷指定寄存器組,這樣直接切換寄存器組而不必進行大量的PUSH和POP操作,可以節省RAM空間,加速MCU執行時間。寄存器組的切換,總的來說比較容易出錯,要對內存的使用情況有比較清晰的認識,其正確性要由你自己來保證。特別在程序中有直接地址訪問的時候,一定要小心謹慎!至于“什么時候要用到寄存器組切換”,一種情況是:當你試圖讓兩個(或以上)作業同時運行,而且它們的現場需要一些隔離的時候,就會用上了。在ISR或使用實時操作系統RTOS中,寄存器非常有用。
寄存器組使用的原則:
1、8051的最低32個字節分成4組8寄存器。分別為寄存器R0到R7。寄存器組由PSW的RS1(PSW^4)、RS0(PSW^3)兩位選擇。在ISR中,MCU可以切換到一個不同的寄存器組。對寄存器的訪問不可位尋址,C51編譯器規定使用using或禁止中斷的函數(#pragma disable)均不能返回bit類型的值。
2、主程序(main函數)使用一組,如bank 0;低中斷優先級的所有中斷均使用第二組,如bank 1;高中斷優先級的所有中斷均使用另外一組,如bank 2。顯然,同級別的中斷使用同一組寄存器不會有問題,因為不會發生中斷嵌套;而高優先級的中斷則要使用與低優先級中斷不同的一組,因為有可能出現在低優先級中斷中發生高優先級中斷的情況。編譯器會自動判斷何時可使用絕對寄存器存取。
3、在ISR中調用其它函數,必須和中斷使用相同的寄存器組。當沒用NOAREGS命令做明確的聲明,編譯器將使用絕對寄存器尋址方式訪問函數選定(即用using或REGISTERBANK指定)的寄存器組,當函數假定的和實際所選的寄存器組不同時,將產生不可預知的結果,從而可能出現參數傳遞錯誤,返回值可能會在錯誤的寄存器組中。
舉一例子:當需要在中斷內和中斷外調用同一個函數,假定按照程序的流程控制,不會出現函數的遞歸調用現象,這樣的調用會不會出現問題?若確定不會發生重入情況,則有以下兩種情況:
1、如果ISR和主程序使用同一寄存器組(主程序缺省使用BANK 0,若ISR沒有使用using為其指定寄存器區,則缺省也使用BANK 0),則不需其他設置。
2、如果ISR和主程序使用不同的寄存器組(主程序缺省使用BANK 0,ISR使用using指定了其他BANK),則被調用函數必須放在:#pragma NOAREGS和#pragma AREGS控制參數對中,指定編譯器不要對該函數使用絕對寄存器尋址方式;或者也可在Options->C51,選中“Dont use absolute register accesses”,使所有代碼均不使用絕對寄存器尋址方式(這樣,執行效率將稍有降低)。不論以上的哪一種情況,編譯器均會給出重入警告,需手工更改OVERLAY參數,做重入說明。
3、還有一種辦法:如果被調用函數的代碼不是很長,還是將該函數復制一份,用不同的函數名代替,這種情況適合ROM有足夠多余的空間。
因此,對using關鍵字的使用,如果沒把握,寧可不用,交給編譯系統自己去處理好了。
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以下是夢游的一些分析:
一、中斷函數是一個特殊的函數,沒有參數,也沒有返回值;但是程序中允不允許使用return呢?答案是允許的,不過只能用"return;",不能用"return(z);";用在一些需要快速返回的地方,對應的匯編會有多個reti語句,相對效率會高一些。
二、using的用法。using可以修飾任何函數,不過個人建議只用來修飾中斷函數;簡單的說,“using”會指定工作寄存器組,由于中斷函數一般都是比較緊急的事情,有時一條語句都會斤斤計較,所以使用using切換寄存器組可以省去一些壓棧的動作,由于51只有兩級中斷,同級中斷不能被打斷,因此,我們可以同級中斷設成同樣的寄存器組,從某種意義上來說,有一組寄存器是多余的。同時個人建議中斷函數應該使用using這個關鍵字。
三、中斷中調用函數,首先要討論中斷函數中調用函數的必要性,前天在論壇上我和別人爭論過這個問題,現在我還是這個觀點:有些情況中斷中調用函數還是必要的,這個時候是不是該調用函數,其實和普通函數差不多,首先是這個函數如果調用多次,或者要帶一些參數什么的就更加必要的;前天有人跟我叫勁,說假如只調用一次且無參數無返回的函數要直接寫,因為如果用函數,至少會增加CALL和RET兩條語句,我不敢茍同,我是實際調試發現的,當你程序比較復雜時,你將那部單獨拉出來做成函數,可能代碼和時間都會更好。
四、中斷中調用的函數最好不要被中斷外的其它函數調用,因為會出現“重復調用”的警告,有時這種調用是很致命的,有人說這個函數可以用reentrant來修飾,是的,的確可以這樣解決,不過個人不建議這么做,因為這樣會減少很多堆棧空間,并且整個程序的優化要差很多,個人建議出現這種情況就把這個函數寫兩遍,分成兩個函數分別調用。
五,中斷調用了函數,會出現一些莫名其妙的問題,一些數據不對。其實一般是因為匯編中使用了絕對寄存器引起的,有人說中斷函數使用哪個寄存器組,被中斷調用的函數就使用哪個寄存器組,我認為這樣不好:
這樣會增加額外的消耗,使用using會增加一下語句:
更重要的是,使用using的函數不能有返回值,這是致命傷。
個人推薦的方法有兩種:
1、使用“#pragma NOAREGS”禁止使用絕對寄存器
2、使用“#pragma RB(x)”來指定本文件的工作寄存器組
六、一般說來,要求中斷函數盡可能的短,但也有特殊情況,有些前/后臺的系統中,就會把很多相對重要的事情放到定時中斷(這個定時中斷類似實時操作系統中的時鐘節拍)去做,而且程序很長。我單獨提出來這點是想告訴大家,中斷函數也是一個函數而已,只要系統有必要,可以做一些看似不合理的事情,該出手時就出手,就像goto語句一樣。


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