Вопросы для самопроверки

1. Каковы различия между прерыванием и сбросом? 

Ответ:  И прерывание, и сброс МК вызывают принудительный останов выполнения текущей прикладной программы. Поэтому эти два состояния МК характеризуют общим термином «исключение». Сброс МК обычно вызывается нарушениями в работе узлов МК или ошибках при исполнении прикладной программы. Когда такие неисправности возникают, состояние сброса переводит МК в некоторое начальное состояние, из которого и аппаратные средства и программа могут начать правильное функционирование. Таким образом, возникшая не фатальная неисправность будет устранена. В отличие от сброса, запросы на прерывание генерируются при штатной работе микропроцессорной системы. Они используются для организации работы системы в реальном времени. Запросы могут генерироваться встроенными в МК периферийными модулями или внешними сигналами. В отличие от сброса, при обслуживании запроса на прерывание выполняется специальная подпрограмма прерывания.

2. Каково различие между маскируемыми и немаскируемыми прерываниями?

Ответ:  Немаскируемое прерывание не может быть запрещено программистом. Напротив, маскируемое прерывание может быть многократно разрешено и запрещено в ходе исполнения прикладной программы.

3. Каково различие между прерываниями по входам

 и

?

Ответ:  И

, и

 являются входами МК для подключения внешних источников запросов на прерывания. Но прерывания по входу 

— маскируемые, а по входу

  — немаскируемые.

4. Как организовать подсистему прерывания с несколькими внешними запросами для мк семейства 68hc12/hcs12, используя лишь один вход внешнего прерывания

.

Ответ:  Вход внешнего прерывания

  обладает низким активным уровнем сигнала. Это означает, что если сигнал на этом входе изменил свое значение с 1 на 0, то в МК генерируется запрос на прерывание. Множество сигналов запросов на прерывание следует объединить по И. Кроме того, каждый из этих сигналов следует подключить к отдельному входу порта МК. Тогда, если все сигналы запросов находятся в неактивном состоянии, на выходе элемента формируется И высокий логический уровень, и вход

  также в находится в неактивном состоянии. Если же на одном из входов запросов устанавливается низкий логический уровень, то на входе

 формируется активный уровень запроса, в результате по истечении некоторого времени МК переходит к выполнению подпрограммы прерывания. В этой подпрограмме МК опрашивает последовательно все линии порта, к которым подключены сигналы внешних запросов с целью определения, какой из сигналов вызвал прерывание. Далее МК переходит на подпрограмму обслуживания именно этого запроса. Схема подключения сигналов запросов к МК по предложенному способу приведена на рис. 4.16.

4.10.3. Вектора исключений

При переходе микроконтроллера в состояние прерывания или сброса должна реализовываться некоторая внутренняя последовательность действий, которая приведет к изменению текущего состояния счетчика команд центрального процессора, т.е. к исключению. Последнее вызовет исполнение подпрограммы прерывания или программного фрагмента начального запуска МК. Причем и подпрограмма прерывания, и программный фрагмент начального запуска должны быть разными и соответствовать тому событию, которое вызвало конкретное исключение. Другими словами, МК должен обладать аппаратными средствами, которые позволят ему начать программу с адреса, который определяется источником исключения.

В МК семейства 68HC12/HCS12 начальные адреса подпрограмм прерывания и начального запуска располагаются в специальной области памяти, которая называется таблицей векторов прерывания. Таблица векторов прерывания размещается в последних 128 ячейках резидентной линейно адресуемой Flash памяти программ. Это означает, что независимо от того, каким реальным объемом резидентного ПЗУ обладает конкретная модель МК, имеет или не имеет этот МК страничную адресацию памяти программ, таблица векторов прерывания будет помещена в адресном пространстве $FF80…$FFFF. Причем, не все 128 ячеек памяти могут быть заняты векторами исключений. Объем таблицы векторов определяется числом источников прерываний и сброса в конкретной модели МК.

Рис. 4.17. Таблица векторов сброса и прерывания для МК MC68HC912B32

На рис. 4.17 приведен формат таблицы векторов прерываний для МК B32. В первой колонке приведены адреса двух ячеек памяти, в которых должен располагаться двухбайтовый адрес начала подпрограммы прерывания или сброса. Во второй колонке указан источник события исключения, подпрограмма обслуживания которого должна начинаться с адреса, записанного в соответствующих ячейках памяти. Если, например, на входе внешнего запроса

  будет установлен низкий логический уровень, и МК перейдет к обслуживанию прерывания поэтому запросу, то аппаратные средства МК считают 16-разрядный код из ячеек памяти с адресами $FFF2, $FFF3 и передадут его в счетчик адреса PC центрального процессора. Так начнет исполняться подпрограмма прерывания по внешнему запросу

. В третьей колонке таблицы рис. 4.17 указан бит глобальной маски для каждого источника исключения. Обратите внимание, что все источники сброса и программное прерывание по команде SWI невозможно запретить под управлением программы. Остальные прерывания могут быть запрещены либо X–, либо I-битом в регистре признаков CCR центрального процессора. Причем установленный в 1 бит I запрещает сразу все прерывания, напротив которых он упомянут в таблице. Поэтому этот бит и носит название глобальной маски прерывания. В колонках 4 и 5 приведены имена регистров специальных функций и битов этих регистров, которые являются битами разрешения для соответствующих запросов на прерывание. Эти биты позволяют разрешить или запретить прерывание только от одного источника запроса. Для того чтобы запрос на прерывание поступил в центральный процессор, необходимо, чтобы глобальная маска прерывания I была сброшена, и бит разрешения соответствующего прерывания был установлен в 1. Например, с помощью таблицы рис. 4.17 можно получить справку о том, что прерывание по внешнему запросу

  будет разрешено, если бит разрешения внешнего прерывания IRQEN в регистре управления прерываниями INTCR будет установлен в 1, а бит глобальной маски прерывания I в 0. Формат регистра управления внешним прерыванием INTCR приведен на рис. 4.18. Последняя колонка таблицы рис. 4.17 содержит шестнадцатеричный код, который необходимо загрузить в регистр HPRIO для того, чтобы назначить соответствующему запросу наивысший уровень приоритета.

Рис. 4.18. Формат регистра INTCR

Внимательный читатель должен был заметить, что адреса ячеек памяти, в которых располагаются вектора исключений, находятся в защищенной области памяти. Эту область памяти невозможно стереть и затем занести в нее новые вектора. Для того чтобы программист в процессе отладки все-таки имел возможность использования подсистемы прерывания с произвольными векторами входа в подпрограммы, в отладочном режиме работы МК семейства 68HC12/HCS12 используют дополнительную таблицу векторов, которая располагается в незащищенной области памяти. Соответствие адресов таблиц векторов прерывания в отладочном и пользовательском режиме работы приведено на рис. 4.19. На рис. 4.19 представлены альтернативные адреса размещения векторов прерываний для МК MC68HC912B32. В других моделях МК альтернативная таблица может располагаться в области ОЗУ, поскольку она предназначена только для целей отладки.

Рис. 4.19.  Таблица адресов, которым передается управление исключениями в пользовательском и отладочном режимах работы МК