PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

С точки зрения программы прерывания генерируются произвольно, и, соответственно, если они не запрещены, то они могут возникнуть при выполнении любого участка фонового цикла, в том числе и во время выполнения какой-либо подпрограммы. Процедура обработки прерывания использует внутренние регистры процессора точно так же, как и все остальные программные модули, что может привести к конфликтам при доступе к ресурсам микроконтроллера. Например, может случиться так, что прерывание возникнет в тот момент, когда фоновая программа приступит к проверке содержимого какого-либо регистра. Выполнение следующей за операцией проверки команды пропуска может зависеть, скажем, от состояния флага нуля в регистре STATUS. Однако в процедуре обработки прерывания состояние флага Z скорее всего изменится, в результате чего при возврате в фоновую программу будет выполнен пропуск команды, т. е. управление будет передано совсем не туда, куда нужно. Любое изменение флага Z может привести к неправильной передаче управления в фоновой программе. Отследить возникновение такой ситуации практически невозможно, поскольку эффект от такого прерывания проявляется от случая к случаю, так как возникновение ошибки зависит от прерывания, возникающего в неправильное время и в неправильном месте (иногда это может происходить всего раз в неделю), и поэтому ее трудно воспроизвести.

Повреждение содержимого регистра STATUS в таких случаях может иметь гораздо более серьезные последствия, например, в цикле опроса (см. листинг на стр. 219). В данном случае при входе в обработчик прерывания был установлен бит RP0 регистра STATUS (см. Рис. 4.7 на стр. 97) для обращения к регистрам, расположенным в 1-м банке памяти. Эта операция была необходима, поскольку регистры управления EEPROM имеются только в данном банке, тогда как РСН STATUS и INTCON отражены на оба банка. При выходе из подпрограммы бит RP0 сбрасывается для возврата к 0-му банку памяти, т. е. предполагается, что в момент возникновения прерывания фоновая программа работала с 0-м банком. Очевидно, что если прерывание возникнет во время работы с банком 1, то дальнейшая программа будет работать неправильно.

Отсюда становится ясно, что независимо от сложности обработчика прерывания нам необходимо сохранить, по меньшей мере, содержимое рабочего регистра и регистра STATUS. Для работы в качестве временного хранилища резервируют несколько регистров данных, которые больше ни для чего не используются. Обычно названия этих переменных начинаются с символа подчеркивания, показывающего, что эти регистры используются для системных нужд и не должны использоваться прикладной программой. В соответствии с данным соглашением в Программе 7.1 регистр h’4E’ обозначен как _work, а регистр h’4F’ — как _status.

Учитывая вышесказанное, любую процедуру обработки прерывания можно условно разделить на три отдельные части.

Сохранение контекста

Сначала копия рабочего регистра сохраняется в регистре _work. Напоминаю, что команда movwf не влияет на биты регистра STATUS. Затем регистр STATUS сохраняется в регистре данных _status (h’4F’). Казалось бы, что может быть проще — скопировать регистр STATUS в W, а затем сохранить рабочий регистр в регистре _status. Однако команда movf изменяет состояние флага Z. Поэтому для копирования данных в рабочий регистр мы вместо команды movf воспользуемся командой swapf. Команда swapf не изменяет состояние флагов, однако переставляет местами старший и младший полубайты. Но мы можем восстановить их нормальное положение при восстановлении регистра.

Процесс сохранения и восстановления состояния внутренних регистров (это внутреннее состояние называется контекстом программы) при входе и выходе из обработчика прерывания называется переключением контекста. Разумеется, необходимо следить за тем, чтобы эти ячейки не использовались в обработчике для других целей.

Основной код

Сбрасывается флаг прерывания INTF регистра INTCON, чтобы избежать повторного перехода (т. е. по сути дела бесконечного возврата) к обработке прерывания после возврата в основную программу. При наличии нескольких источников прерываний на этом этапе обработчика производится проверка соответствующих флагов прерываний (см. стр. 219), каждый из которых впоследствии может сбрасываться в начале соответствующей процедуры обработки.

В рабочей секции основного кода просто инкрементируется содержимое регистра EVENT. Естественно, это основная задача процедуры обработки прерывания.

Восстановление контекста

При завершении обработчика первым делом в рабочий регистр с помощью команды swapf заносится исходное состояние регистра STATUS, которое затем копируется оттуда в STATUS.

Исходное значение W восстанавливается из временной переменной _work с использованием двух последовательных команд swapf. При этом состояние регистра STATUS не изменяется.

И наконец, выполняется команда возврата retfie, которая также не влияет на состояние флагов регистра STATUS.