单片机的中断现场保护

文/严成武

1 中断现场保护概念

如果在中断服务程序中要占用一些寄存器进行运算，而在主程序中这些寄存器也是很重要的，为了二者互不干扰，所以在进入中断服务程序时就要保存寄存器的数值，以便在从中断返回后继续正常的往下执行，这种保存寄存器数值的过程就是现场保护。

2 中断现场保护要求

在单片机运行程序时，一般要用到多个寄存器，特别是累加器、状态寄存器等等，中断服务程序是属于一种处理突发性事件的程序，在正常运行程序任意时刻都可以插入进来的程序。所以，在进入中断程序时，可能累加器保存着数据，这时中断程序也要用累加器，如果不保存，到退出中断时，原来的数据已经变了，这样就不知会发生什么状况了。

本文以义隆电子EM78P451型号单片机为例，说明中断现场保护实现的方法。在EM78P451的硬件结构中，有3个很重要的特殊功能寄存器，分别为：

（1）累加器A。用于内部数据传输。

（2）状态寄存器R3。保存单片机的各种状态位和选择ROM的当前页。

（3）RAM选择寄存器R4。选择RAM的BANK区。

通常，在使用EM78P451时，主程序和中断服务程序都会用到这3个寄存器。因此，进入中断程序时，需要先将这3个寄存器保存到普通RAM中；在退出中断程序时，要将保存的值恢复到这3个寄存器中。

3 指令功能及现场保护要求分析

由于EM78P451没有象51系列单片机那样的PUSH、POP指令，所以我们要用一段程序来实现类似的功能。

又写作“笼罗”。《晋书·刘元海载记》：“及元海僣号，人谓元达曰，‘往刘公相屈，君蔑而不顾，今称号龙飞，君其惧乎？’元达曰，‘彼人姿度卓荦，有笼罗宇宙之志，吾固知之久矣。’”又写作“笼落”。《说文·竹部》：“笯，鸟笼也。”《楚辞·九章》：“凤皇在笯兮。王逸注云，‘笯，笼落也。’”《方言》：“笯，笼，南楚江沔之闲谓之篣。”以上“笼络”“笼罗”“笼落”皆有“包罗、覆盖”之义。

要实现将这3个寄存器保存到普通RAM中，必须要用到数据传送指令，而EM78P451中的所有数据传送指令都要用到累加器A。因此，我们第一步必须先保存累加器A。而EM78P451中的绝大部分数据传送指令在运行的过程中会改变状态寄存器R3的数据，所以在保护好状态寄存器R3之前禁止使用会改变状态寄存器R3的指令 。数据传送指令不会改变选择寄存器R4的值，可放在最后保存。

综上所述，我们应首先用一条不会改变状态寄存器R3的指令，将累加器A保存到普通RAM中；然后，再保存状态寄存器R3；最后，保存选择寄存器R4。

恢复现场的过程则与保护现场的过程相反。

4 中断现场保护实现方法

4.1 保护现场

语句1：MOV TEMP_A,A ；保存累加器A，这条指令不影响R3的值

语句2：SWAPA R3 ；将R3高低4位交换，并传送到A

语句3：MOV TEMP_R3,A ；保存R3

语句4：MOV A,R4 ；将R 4传送到A语句5：MOV TEMP_ R4,A ；保存R4

4.2 恢复现场

语句1：MOV A,TEMP_R4 ；将之前保存的R 4值传送到A

语句2：MOV R4,A ；恢复R4的值

语句3：SWAPA TEMP_R3 ；将之前保存的R3的值，高低4位交换，并传送到A

语句4：MOV R3,A ；恢复R3的值

语句5：SWAP TEMP_A ；将之前保存的A的值，高低4位交换，这条指令不影响R3的值

语句6：SWAPA TEMP_A ；将之前保存的A的值再高低4位交换，并恢复A的值，这条指令不影响R3的值

这样，就完整地实现EM78P451单片机的中断现场保护功能。

5 结束语

文章在对EM78P451单片机的中断现场保护要求和指令功能进行了分析之后，提出了一种简单、可靠的单片机中断现场保护方法，并给出了具体的保护现场和恢复现场的程序。文章使用的方法具有通用性和易用性，并在基于义隆电子EM78P451型号单片机的中断服务程序中得到应用，取得了良好的效果，对单片机的程序开发具有实际的参考价值。

参考文献

[1]徐惠民,安德宁编著.单片微型计算机[M].北京邮电学院出版社,2013.

[2]马忠梅编著.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,2014.