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(0到3)來(lái)實(shí)現,中斷號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 )寄存器組參數的使用和對累加器A、狀態(tài)寄存器、寄存器B、數據指針和默認的寄存器的保護。只要在中斷程序中用到，編譯器會(huì )把它們壓棧，在中斷程序結束時(shí)將他們出棧。C51支持所有5個(gè)8051標準中斷（從0到4）和在8051系列（增強型）中多達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，對應著(zhù)4組工作寄存器。一旦指定工作寄存器組，默認的工作寄存器組就不會(huì )被壓棧，這將節省32個(gè)處理周期，因為入棧和出棧都需要2個(gè)處理周期。這一做法的缺點(diǎn)是所有調用中斷的過(guò)程都必須使用指定的同一個(gè)寄存器組，否則參數傳遞會(huì )發(fā)生錯誤。因此對于using，在使用中需靈活取舍。

如果在ISR（中斷服務(wù)函數）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)函數使用using指定與主函數不同的寄存器組（主函數一般使用Register bank 0）。

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

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

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

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，可以節省RAM空間，加速MCU執行時(shí)間。寄存器組的切換，總的來(lái)說(shuō)比較容易出錯，要對內存的使用情況有比較清晰的認識，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(fǎng)問(wèn)的時(shí)候，一定要小心謹慎！至于“什么時(shí)候要用到寄存器組切換”，一種情況是：當你試圖讓兩個(gè)（或以上）作業(yè)同時(shí)運行，而且它們的現場(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。對寄存器的訪(fǎng)問(wèn)不可位尋址，C51編譯器規定使用using或禁止中斷的函數（#pragma disable）均不能返回bit類(lèi)型的值。

2、主程序（main函數）使用一組，如bank 0；低中斷優(yōu)先級的所有中斷均使用第二組，如bank 1；高中斷優(yōu)先級的所有中斷均使用另外一組，如bank 2。顯然，同級別的中斷使用同一組寄存器不會(huì )有問(wèn)題，因為不會(huì )發(fā)生中斷嵌套；而高優(yōu)先級的中斷則要使用與低優(yōu)先級中斷不同的一組，因為有可能出現在低優(yōu)先級中斷中發(fā)生高優(yōu)先級中斷的情況。編譯器會(huì )自動(dòng)判斷何時(shí)可使用絕對寄存器存取。

3、在ISR中調用其它函數，必須和中斷使用相同的寄存器組。當沒(méi)用NOAREGS命令做明確的聲明，編譯器將使用絕對寄存器尋址方式訪(fǎng)問(wèn)函數選定（即用using或REGISTERBANK指定）的寄存器組，當函數假定的和實(shí)際所選的寄存器組不同時(shí)，將產(chǎn)生不可預知的結果，從而可能出現參數傳遞錯誤，返回值可能會(huì )在錯誤的寄存器組中。

舉一例子：當需要在中斷內和中斷外調用同一個(gè)函數，假定按照程序的流程控制，不會(huì )出現函數的遞歸調用現象，這樣的調用會(huì )不會(huì )出現問(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，則缺省也使用BANK 0），則不需其他設置。

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），則被調用函數必須放在：#pragma NOAREGS和#pragma AREGS控制參數對中，指定編譯器不要對該函數使用絕對寄存器尋址方式；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寄存器尋址方式（這樣，執行效率將稍有降低）。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，做重入說(shuō)明。

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

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

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以下是夢(mèng)游的一些分析：

一、中斷函數是一個(gè)特殊的函數，沒(méi)有參數，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，對應的匯編會(huì )有多個(gè)reti語(yǔ)句，相對效率會(huì )高一些。

二、using的用法。using可以修飾任何函數，不過(guò)個(gè)人建議只用來(lái)修飾中斷函數；簡(jiǎn)單的說(shuō)，“using”會(huì )指定工作寄存器組，由于中斷函數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只有兩級中斷，同級中斷不能被打斷，因此，我們可以同級中斷設成同樣的寄存器組，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)人建議中斷函數應該使用using這個(gè)關(guān)鍵字。

三、中斷中調用函數，首先要討論中斷函數中調用函數的必要性，前天在論壇上我和別人爭論過(guò)這個(gè)問(wèn)題，現在我還是這個(gè)觀(guān)點(diǎn)：有些情況中斷中調用函數還是必要的，這個(gè)時(shí)候是不是該調用函數，其實(shí)和普通函數差不多，首先是這個(gè)函數如果調用多次，或者要帶一些參數什么的就更加必要的；前天有人跟我叫勁，說(shuō)假如只調用一次且無(wú)參數無(wú)返回的函數要直接寫(xiě)，因為如果用函數，至少會(huì )增加CALL和RET兩條語(yǔ)句，我不敢茍同，我是實(shí)際調試發(fā)現的，當你程序比較復雜時(shí)，你將那部單獨拉出來(lái)做成函數，可能代碼和時(shí)間都會(huì )更好。

四、中斷中調用的函數最好不要被中斷外的其它函數調用，因為會(huì )出現“重復調用”的警告，有時(shí)這種調用是很致命的，有人說(shuō)這個(gè)函數可以用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，因為這樣會(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)人建議出現這種情況就把這個(gè)函數寫(xiě)兩遍，分成兩個(gè)函數分別調用。

五，中斷調用了函數，會(huì )出現一些莫名其妙的問(wèn)題，一些數據不對。其實(shí)一般是因為匯編中使用了絕對寄存器引起的，有人說(shuō)中斷函數使用哪個(gè)寄存器組，被中斷調用的函數就使用哪個(gè)寄存器組，我認為這樣不好：

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)，要求中斷函數盡可能的短，但也有特殊情況，有些前/后臺的系統中，就會(huì )把很多相對重要的事情放到定時(shí)中斷（這個(gè)定時(shí)中斷類(lèi)似實(shí)時(shí)操作系統中的時(shí)鐘節拍）去做，而且程序很長(cháng)。我單獨提出來(lái)這點(diǎn)是想告訴大家，中斷函數也是一個(gè)函數而已，只要系統有必要，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。