interrupt和using在C51中斷中的使用

interrupt和using都是C51的關(guān)鍵字。C51中斷過(guò)程通過(guò)使用interrupt關(guān)鍵字和中斷號(hào)(0到3)來(lái)實(shí)現(xiàn),中斷號(hào)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(huì)寄存器組參數(shù)的使用和對(duì)累加器A、狀態(tài)寄存器、寄存器B、數(shù)據(jù)指針和默認(rèn)的寄存器的保護(hù)。只要在中斷程序中用到，編譯器會(huì)把它們壓棧，在中斷程序結(jié)束時(shí)將他們出棧。C51支持所有5個(gè)8051標(biāo)準(zhǔn)中斷（從0到4）和在8051系列（增強(qiáng)型）中多達(dá)27個(gè)的中斷源。

using關(guān)鍵字用來(lái)指定中斷服務(wù)程序使用的寄存器組。用法是：using后跟一個(gè)0到3的數(shù)，對(duì)應(yīng)著4組工作寄存器。一旦指定工作寄存器組，默認(rèn)的工作寄存器組就不會(huì)被壓棧，這將節(jié)省32個(gè)處理周期，因?yàn)槿霔：统鰲６夹枰?個(gè)處理周期。這一做法的缺點(diǎn)是所有調(diào)用中斷的過(guò)程都必須使用指定的同一個(gè)寄存器組，否則參數(shù)傳遞會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。因此對(duì)于using，在使用中需靈活取舍。

如果在ISR（中斷服務(wù)函數(shù)）中使用寄存器，那么必須處理好using的使用問(wèn)題：

1、中斷服務(wù)函數(shù)使用using指定與主函數(shù)不同的寄存器組（主函數(shù)一般使用Register bank 0）。

2、中斷優(yōu)先級(jí)相同的ISR可用using指定相同的寄存器組，但優(yōu)先級(jí)不同的ISR必須使用不同的寄存器組，在ISR中被調(diào)用的函數(shù)也要使用using指定與中斷函數(shù)相同的寄存器組。

3、如果不用using指定，在ISR的入口，C51默認(rèn)選擇寄存器組0，這相當(dāng)于中斷服務(wù)程序的入口首先執(zhí)行指令：MOV PSW #0

這點(diǎn)保證了，沒(méi)使用using指定的高優(yōu)先級(jí)中斷?？梢灾袛嗍褂貌煌募拇嫫鹘M的低優(yōu)先級(jí)中斷。

4、使用using關(guān)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(jìn)行大量的PUSH和POP操作，可以節(jié)省RAM空間，加速M(fèi)CU執(zhí)行時(shí)間。寄存器組的切換，總的來(lái)說(shuō)比較容易出錯(cuò)，要對(duì)內(nèi)存的使用情況有比較清晰的認(rèn)識(shí)，其正確性要由你自己來(lái)保證。特別在程序中有直接地址訪問(wèn)的時(shí)候，一定要小心謹(jǐn)慎！至于“什么時(shí)候要用到寄存器組切換”，一種情況是：當(dāng)你試圖讓兩個(gè)（或以上）作業(yè)同時(shí)運(yùn)行，而且它們的現(xiàn)場(chǎng)需要一些隔離的時(shí)候，就會(huì)用上了。在ISR或使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)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(gè)字節(jié)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(gè)不同的寄存器組。對(duì)寄存器的訪問(wèn)不可位尋址，C51編譯器規(guī)定使用using或禁止中斷的函數(shù)（#pragma disable）均不能返回bit類型的值。

2、主程序（main函數(shù)）使用一組，如bank 0；低中斷優(yōu)先級(jí)的所有中斷均使用第二組，如bank 1；高中斷優(yōu)先級(jí)的所有中斷均使用另外一組，如bank 2。顯然，同級(jí)別的中斷使用同一組寄存器不會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)椴粫?huì)發(fā)生中斷嵌套；而高優(yōu)先級(jí)的中斷則要使用與低優(yōu)先級(jí)中斷不同的一組，因?yàn)橛锌赡艹霈F(xiàn)在低優(yōu)先級(jí)中斷中發(fā)生高優(yōu)先級(jí)中斷的情況。編譯器會(huì)自動(dòng)判斷何時(shí)可使用絕對(duì)寄存器存取。

3、在ISR中調(diào)用其它函數(shù)，必須和中斷使用相同的寄存器組。當(dāng)沒(méi)用NOAREGS命令做明確的聲明，編譯器將使用絕對(duì)寄存器尋址方式訪問(wèn)函數(shù)選定（即用using或REGISTERBANK指定）的寄存器組，當(dāng)函數(shù)假定的和實(shí)際所選的寄存器組不同時(shí)，將產(chǎn)生不可預(yù)知的結(jié)果，從而可能出現(xiàn)參數(shù)傳遞錯(cuò)誤，返回值可能會(huì)在錯(cuò)誤的寄存器組中。

舉一例子：當(dāng)需要在中斷內(nèi)和中斷外調(diào)用同一個(gè)函數(shù)，假定按照程序的流程控制，不會(huì)出現(xiàn)函數(shù)的遞歸調(diào)用現(xiàn)象，這樣的調(diào)用會(huì)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題？若確定不會(huì)發(fā)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(méi)有使用using為其指定寄存器區(qū)，則缺省也使用BANK 0），則不需其他設(shè)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(diào)用函數(shù)必須放在：#pragma NOAREGS和#pragma AREGS控制參數(shù)對(duì)中，指定編譯器不要對(duì)該函數(shù)使用絕對(duì)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(duì)寄存器尋址方式（這樣，執(zhí)行效率將稍有降低）。不論以上的哪一種情況，編譯器均會(huì)給出重入警告，需手工更改OVERLAY參數(shù)，做重入說(shuō)明。

3、還有一種辦法：如果被調(diào)用函數(shù)的代碼不是很長(zhǎng)，還是將該函數(shù)復(fù)制一份，用不同的函數(shù)名代替，這種情況適合ROM有足夠多余的空間。

因此，對(duì)using關(guān)鍵字的使用，如果沒(méi)把握，寧可不用，交給編譯系統(tǒng)自己去處理好了。

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以下是夢(mèng)游的一些分析：

一、中斷函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù)，沒(méi)有參數(shù)，也沒(méi)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(guò)只能用"return;"，不能用"return(z);"；用在一些需要快速返回的地方，對(duì)應(yīng)的匯編會(huì)有多個(gè)reti語(yǔ)句，相對(duì)效率會(huì)高一些。

二、using的用法。using可以修飾任何函數(shù)，不過(guò)個(gè)人建議只用來(lái)修飾中斷函數(shù)；簡(jiǎn)單的說(shuō)，“using”會(huì)指定工作寄存器組，由于中斷函數(shù)一般都是比較緊急的事情，有時(shí)一條語(yǔ)句都會(huì)斤斤計(jì)較，所以使用using切換寄存器組可以省去一些壓棧的動(dòng)作，由于51只有兩級(jí)中斷，同級(jí)中斷不能被打斷，因此，我們可以同級(jí)中斷設(shè)成同樣的寄存器組，從某種意義上來(lái)說(shuō)，有一組寄存器是多余的。同時(shí)個(gè)人建議中斷函數(shù)應(yīng)該使用using這個(gè)關(guān)鍵字。

三、中斷中調(diào)用函數(shù)，首先要討論中斷函數(shù)中調(diào)用函數(shù)的必要性，前天在論壇上我和別人爭(zhēng)論過(guò)這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在我還是這個(gè)觀點(diǎn)：有些情況中斷中調(diào)用函數(shù)還是必要的，這個(gè)時(shí)候是不是該調(diào)用函數(shù)，其實(shí)和普通函數(shù)差不多，首先是這個(gè)函數(shù)如果調(diào)用多次，或者要帶一些參數(shù)什么的就更加必要的；前天有人跟我叫勁，說(shuō)假如只調(diào)用一次且無(wú)參數(shù)無(wú)返回的函數(shù)要直接寫，因?yàn)槿绻煤瘮?shù)，至少會(huì)增加CALL和RET兩條語(yǔ)句，我不敢茍同，我是實(shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)你程序比較復(fù)雜時(shí)，你將那部單獨(dú)拉出來(lái)做成函數(shù)，可能代碼和時(shí)間都會(huì)更好。

四、中斷中調(diào)用的函數(shù)最好不要被中斷外的其它函數(shù)調(diào)用，因?yàn)闀?huì)出現(xiàn)“重復(fù)調(diào)用”的警告，有時(shí)這種調(diào)用是很致命的，有人說(shuō)這個(gè)函數(shù)可以用reentrant來(lái)修飾，是的，的確可以這樣解決，不過(guò)個(gè)人不建議這么做，因?yàn)檫@樣會(huì)減少很多堆?？臻g，并且整個(gè)程序的優(yōu)化要差很多，個(gè)人建議出現(xiàn)這種情況就把這個(gè)函數(shù)寫兩遍，分成兩個(gè)函數(shù)分別調(diào)用。

五，中斷調(diào)用了函數(shù)，會(huì)出現(xiàn)一些莫名其妙的問(wèn)題，一些數(shù)據(jù)不對(duì)。其實(shí)一般是因?yàn)閰R編中使用了絕對(duì)寄存器引起的，有人說(shuō)中斷函數(shù)使用哪個(gè)寄存器組，被中斷調(diào)用的函數(shù)就使用哪個(gè)寄存器組，我認(rèn)為這樣不好：

這樣會(huì)增加額外的消耗，使用using會(huì)增加一下語(yǔ)句：

PUSH PSW

MOV PSW, #XX

....

POP PSW

更重要的是，使用using的函數(shù)不能有返回值，這是致命傷。

個(gè)人推薦的方法有兩種：

1、使用“#pragma NOAREGS”禁止使用絕對(duì)寄存器

2、使用“#pragma RB(x)”來(lái)指定本文件的工作寄存器組

六、一般說(shuō)來(lái)，要求中斷函數(shù)盡可能的短，但也有特殊情況，有些前/后臺(tái)的系統(tǒng)中，就會(huì)把很多相對(duì)重要的事情放到定時(shí)中斷（這個(gè)定時(shí)中斷類似實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的時(shí)鐘節(jié)拍）去做，而且程序很長(zhǎng)。我單獨(dú)提出來(lái)這點(diǎn)是想告訴大家，中斷函數(shù)也是一個(gè)函數(shù)而已，只要系統(tǒng)有必要，可以做一些看似不合理的事情，該出手時(shí)就出手，就像goto語(yǔ)句一樣。