5.3.1-中断及中断处理过程 （教案）-《单片机技术与应用》同步教学（化学工业出版社）

教案 编号：PTzZ-169 流水号：168 （首页）共 4页 课程 《单片机技术与应用》 一体化 理论 章节（课题）及内容 中断及中断处理过程 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 理解中断的基本概念和作用。 · 掌握中断源、中断向量、中断优先级等概念。 · 学会中断处理过程的步骤和方法。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. 中断的基本概念和作用。 2. 中断源、中断向量、中断优先级的概念。 3. 中断处理过程的步骤和方法。 教学难点 1. 如何理解中断处理过程中的上下文切换。 2. 如何编写正确的中断服务程序。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 讲授法：讲解中断的基本概念、中断源、中断向量、中断优先级等内容。 2. 案例分析法：通过实际案例，分析中断在不同应用场景中的作用和处理过程。 3. 实践教学法：组织学生进行编程实践，提高学生的动手能力和解决问题的能力。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 回顾计算机组成原理中关于中断的相关知识。 2. 介绍本节课的学习目标和内容。 2分钟 讲授新课 练习指导 中断是计算机系统中一种重要的技术，它允许CPU暂停当前正在执行的任务，去响应一个紧急的事件或条件，处理完毕后返回到原来的任务继续执行。以下是中断的基本概念和作用： ### 基本概念： 1. **中断源**：引起中断的事件或条件，可以是外部的（如按键、传感器信号、串行通信等）或内部的（如定时器溢出、除数为零、内存访问错误等）。 2. **中断请求（IRQ）**：当中断源产生一个事件时，它会向CPU发送一个中断请求信号。 3. **中断响应**：CPU接收到中断请求后，暂停当前执行的程序，保存当前的状态（即上下文），并开始响应中断。 4. **中断向量**：每个中断都有一个唯一的中断向量，它指向中断服务程序的入口地址。 5. **中断服务程序（ISR）**：CPU响应中断后执行的程序，用于处理特定的中断事件。 6. **中断优先级**：当多个中断同时发生时，CPU会根据中断的优先级来决定先响应哪个中断。 7. **中断嵌套**：CPU在处理一个中断时，如果有更高优先级的中断发生，CPU会暂停当前的中断处理，去响应更高优先级的中断，这称为中断嵌套。 8. **中断返回（IRET）**：中断服务程序执行完毕后，CPU会执行中断返回指令，恢复之前保存的上下文，返回到原来的程序继续执行。 ### 作用： 1. **提高效率**：中断允许CPU并行处理多个任务，而不是顺序执行，从而提高了系统的整体效率。 2. **实时响应**：中断使得CPU能够及时响应紧急事件，这对于实时系统来说至关重要。 3. **资源共享**：中断允许多个设备共享同一CPU资源，因为CPU可以在不同的中断之间切换。 4. **简化编程**：中断服务程序通常比轮询方式更简单，因为它只需要处理特定的中断事件，而不需要不断检查中断源的状态。 5. **保护关键资源**：中断可以防止CPU长时间占用关键资源，从而保护系统稳定运行。 6. **数据丢失避免**：在高速数据传输或处理中，中断可以确保数据不会因CPU的长时间等待而丢失。 中断是现代计算机系统中不可或缺的一部分，它们极大地提高了系统的性能和响应能力。在嵌入式系统和实时操作系统中，中断的使用尤为重要。 中断源是指引起中断的原因或能够发出中断请求的信号源。中断向量是指中断服务函数的入口地址，为了让CPU方便地查找对应的中断向量，就需要在内存中建立一张查询表，即中断向量表。中断向量的地址就是中断服务的入口地址。 中断优先级是指CPU对不同的中断请求也有轻重缓急，在处理器中，给每一个中断源指定一个优先级，称为中断优先级。 总之，中断源、中断向量和中断优先级是中断系统中的基本概念，它们共同构成了中断系统的基础，使得处理器能够高效地处理各种中断事件。 10分钟 7分钟 自主学习 8分钟 练习训练 1. 设计一个简单的键盘中断处理程序，要求能够识别按键并输出按键信息。 2. 设计一个基于中断的串口通信程序，要求能够接收和发送数据。 12分钟 布置作业 1. 编写一个中断服务程序，要求能够实现以下功能： 1. 中断源：外部中断0 2. 中断触发方式：下降沿触发 3. 中断处理：在中断服务程序中点亮一个LED灯 2. 分析一个实际应用