Giới thiệu họ vi điều khiển 8051

t trong TH1 để tạo ra một tốc độ baud nhất định, chúng ta có thể sử dụng các phương trình sau đây (giả sử bit PCON.7=0): TH1 = 256 - ((Crystal / (12*32)) / Baud) = 256 - ((Crystal / 384) / Baud)                 (1) Nếu PCON.7=1 thì tốc độ truyền tăng gấp đôi, do đó phương trình trở thành: TH1 = 256 - ((2*Crystal / (12*32)) / Baud) = 256 - ((Crystal / 192) / Baud)             (2) Ví dụ 1: Nếu chúng ta có một tinh thể thạch anh tần số 11.059Mhz và chúng ta muốn cấu hình cho cổng nối tiếp đạt tốc độ 19200 baud, thì ta sử dụng phương trình 1: TH1 = 256 - ((Crystal / 384) / Baud) TH1 = 256 - ((11059000/384) / 19200) TH1 = 256 - ((28799) / 19200) TH1 = 256-1,5 = 254,5 Như bạn có thể thấy: để có được tốc độ 19200 baud trên một tinh thể thạch anh 11.059Mhz ta phải cài đặt TH1 một giá trị 254,5. Nhưng giá trị trong các thanh ghi lại là 1 số nguyên. Nếu chúng ta thiết lập là 254, chúng ta sẽ có tốc độ 14400 baud và nếu chúng ta thiết lập là 255, chúng ta sẽ có tốc độ 28800 baud. Như vậy dường như chúng ta không thể cài đặt chính xác tốc độ baud được ?!! L Nhưng ta lại có một cách khác để cài đặt được tốc độ 19200 baud.J Chúng ta đơn giản chỉ cần đặt bit PCON.7=1 (bit SMOD). Khi đó ta đã tăng gấp đôi tốc độbaud và sử dụng phương trình 2 được đề cập ở trên. Vì vậy chúng ta có: TH1 = 256 - ((Crystal / 192) / Baud) TH1 = 256 - ((11059000/192) / 19200) TH1 = 256 - ((57.699) / 19.200) TH1 = 256 - 3 = 253 Vậy: để có được tốc độ 19200 baud với một tinh thể thạch anh tần số11.059MHz chúng ta phải: 1. Cấu hình chế độ Serial Port 1 hoặc 3. 2. Cấu hình Timer 1 ở chế độ 2 (8-bit tự động nạp lại). 3. Cài đặt TH1 giá trị 253 (FDH). 4. Set bit PCON.7=1 (SMOD) để tăng gấp đôi tốc độ truyền (19200 baud). 2.2.4 Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp             Để lập trình 8051 truyền các byte ký tự nối tiếp thì cần phải thực hiện các bước sau đây: 1.      Nạp thanh ghi TMOD giá trị 20H: báo rằng sử dụng Timer1 ở chế độ 2 để thiết lập chế độ baud. 2.      Nạp thanh ghi TH1 các giá trị phù hợp để thiết lập chế độ baud truyền dữ liệu nối tiếp. 3.      Nạp thanh ghi SCON giá trị 50H báo chế độ nối tiếp 1 để đóng khung 8 bit dữ liệu, 1 bit Start và 1 bit Stop. 4.      Bật TR1=1 để khởi động Timer1. 5.      Xoá bit cờ truyền dữ liệu: TI=0. 6.      Byte ký tự cần phải truyền được ghi vào SBUF. 7.      Bit cờ truyền TI được kiểm tra bằng một vòng lặp để đợi đến lúc dữ liệu được truyền xong (cờ TI=1). 8.      Để truyền ký tự tiếp theo quay trở về bước 5. Các bạn hãy quan sát 2 ví dụ sau để thực hành: Ví dụ 2:             Hãy viết chương trình cho 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp một ký tự “D” với tốc độ 4800 baud liên tục lên máy tính. Lời giải: Chương trình sử dụng ngôn ngữ C lập trình trên Keil C uVision3, mô phỏng trên Proteus, hiển thị lên máy tính qua giao diện Hyper Terminal Hercules. (Proteus và Hercules sử dụng 2 cổng COM ảo được tạo ra và kết nối với nhau bởi chương trình Configure Virtual Serial Port Driver) #include                      //khai báo thư viện cho 89c51 void send(unsigned char a);           //khai báo nguyên mẫu hàm gửi 1 ký tự main()                                                            //Chương trình chính {             TMOD=0x20;                       //Chọn Timer1, chế độ 2             TH1=0xFA;                           //Cài đặt tốc độ 4800 baud             SCON=0x50;                                    //0101 0000: Chọn chế độ 1, Cho phép nhận             TR1=1;                                   //Khởi động Timer1             while(1)                                 //Vòng lặp vô hạn             {                         send('D');                   //Gọi hàm gửi 1 ký tự lên máy tính             } } void send(unsigned char a)                        //Định nghĩa hàm gửi 1 ký tự {             SBUF=a;                                //Ghi 1 byte dữ liệu vào thanh ghi SBUF             while(TI==0){}                    //vòng lặp để đợi cờ truyền TI lên 1             TI=0;                                      //Xóa cờ truyền TI sau khi truyền xong } Hình 10: Sơ đồ nguyên lý mạch mô phỏng Ví Dụ 2 trên Proteus Hình 11: Kết quả truyền lên máy tính Ví Dụ 2 qua giao diện Hercules Ví dụ 3:             Hãy viết chương trình để 8051 truyền dòng chữ “DienTuMayTinh.Com” liên tục với tốc độ 9600 baud (8 bit dữ liệu, 1 bit Stop) lên máy tính. Lời giải: #include                      //Khai báo thư viện cho 89c51 #include                          //Khai báo thư viện để sử dụng hàm strlen() void send(unsigned char a);           //khai báo nguyên mẫu hàm gửi 1 ký tự void sendchuoi(char *a);                //khai báo nguyên mẫu hàm gửi 1 chuỗi main()                                                            //Chương trình chính {             TMOD=0x20;                       //Chọn Timer1, chế độ 2             TH1=0xFD;                           //Cài đặt tốc độ 9600 baud             SCON=0x50;                                    //0101 0000: Chọn chế độ 1, Cho phép nhận             TR1=1;                                   //Khởi động Timer1             while(1)                                 //Vòng lặp vô hạn             {                         sendchuoi("DienTuMayTinh.Com");       //Gọi hàm gửi 1 chuỗi                         send(10);                                                       //Gửi dấu xuống dòng             } } void send(unsigned char a)                        //Định nghĩa hàm gửi 1 ký tự {             SBUF=a;                                //Ghi 1 byte dữ liệu vào thanh ghi SBUF             while(TI==0){}                    //vòng lặp để đợi cờ truyền TI lên 1             TI=0;                                      //Xóa cờ truyền TI sau khi truyền xong } void sendchuoi(char *a)                 //Định nghĩa hàm gửi 1 chuỗi ký tự {             int i,n;                                     //Khai báo biến cục bộ số nguyên: i,n             n=strlen(a);                           //Tính độ dài của chuỗi *a, lưu vào biến n             for(i=0;i<n;i++)                   //Vòng lặp để gửi lần lượt từng ký tự lên,             {                                              //cho đến khi hết chuỗi *a (ký tự thứ n-1).                         send(a[i]);                 //Gọi hàm gửi 1 ký tự.             }          } Hình 12: Kết quả truyền lên máy tính Ví Dụ 3 qua giao diện Hercules Ø  Tầm quan trọng của cờ TI             Để hiểu tầm quan trọng của cờ ngắt TI ta hãy xét trình tự các bước dưới đây mà 8051 phải thực hiện khi truyền một ký tự qua đường TxD: 1.    Byte ký tự cần phải truyền được ghi vào SBUF. 2.    Truyền bit Start 3.    Truyền ký tự 8 bit lần lượt từng bit một. 4.    Bit Stop được truyền xong, trong quá trình truyền bit Stop thì cờ TI được bật (TI = 1) bởi 8051 để báo sẵn sàng để truyền ký tự kế tiếp. 5.    Bằng việc kiểm tra cờ TI ta biết chắc rằng ta không nạp quá nhanh vào thanh ghi SBUF. Nếu ta nạp một byte vào SBUF trước ghi TI được bật thì phần dữ liệu của byte trước chưa truyền hết sẽ bị mất. Ta phải đợi 8051 bật cờ TI để báo đã truyền xong một byte và nó sẵn sàng truyền byte kế tiếp. 6.    Trước khi SBUF được nạp một byte mới thì cờ TI phải được xóa để kiểm tra cho lần truyền dữ liệu tiếp theo. Từ phần trình bày trên đây ta kết luận rằng: bằng việc kiểm tra bit cờ ngắt TI ta biết được 8051 có sẵn sàng để truyền một byte khác không. Quan trọng hơn cần phải nói ở đây là bit cờ TI được bật bởi 8051 khi nó hoàn tất việc truyền một byte dữ liệu, còn việc xoá nó thì phải được lập trình viên thực hiện. Cũng cần lưu ý rằng, nếu ta ghi một byte vào thanh ghi SBUF trước khi cờ TI được bật thì sẽ có nguy cơ mất phần dữ liệu đang truyền. Bit cờ TI có thể kiểm tra bằng một vòng lặp hoặc có thể sử dụng ngắt, và ta sẽ bàn ở bài ngắt sau. 2.2.5 Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp             Để lập trình 8051 nhận các byte ký tự nối tiếp thì phải thực hiện các bước sau đây: 1.    Nạp giá trị 20H vào thanh ghi TMOD: báo sử dụng bộ Timer1, chế độ 2 (8 bit, tự động nạp lại) để thiết lập tốc độ baud. 2.    Nạp TH1 các giá trị phù hợp để thiết lập tốc độ baud. 3.    Nạp giá trị 50H vào thanh ghi SCON để báo sử dụng chế độ truyền nối tiếp 1: dữ liệu được đóng gói bởi 8 bit dữ liệu, 1 bit Start và 1 bit Stop. 4.    Bật TR1=1 để khởi động Timer1. 5.    Xoá cờ nhận RI: RI=0. 6.    Bit cờ nhận RI được kiểm tra bằng một vòng lặp để đảm bảo toàn bộ ký tự đã được nhận đủ (khi RI=1). 7.    Khi RI được thiết lập thì trong SBUF đã có 1 byte. Các nội dung của nó cần được đọc ngay để tránh mất mát. 8.    Để nhận một ký tự tiếp theo quay trở về bước 5. Hãy quan sát ví dụ sau để thực hành: Ví dụ 4:             Hãy lập trình cho 8051 để nhận các byte dữ liệu nối tiếp tốc độ 9600 baud và bật các Led trên Port 2 tương ứng: Máy tính gửi xuống số 1: 1 Led sáng, số 2: 2 Led sáng, … , số 8: 8 Led sáng, nếu các ký tự khác thì tắt tất cả các Led. Lời giải: #include                      //Khai báo thư viện cho 89c51 char c; main()                                                            //Chương trình chính {             TMOD=0x20;                       //Chọn Timer1, chế độ 2             TH1=0xFD;                           //Cài đặt tốc độ 9600 baud             SCON=0x50;                                    //0101 0000: Chọn chế độ 1, Cho phép nhận             TR1=1;                                   //Khởi động Timer1             while(1)                                 //Vòng lặp vô hạn             {                         while(RI==1)                        //Vòng lặp kiểm tra cờ nhận RI                         {                                  //Nếu RI=1 tức là đã nhận đủ 1 byte.                                     c=SBUF;        //lưu dữ liệu nhận được vào biến c                                     RI=0;              //Xóa cờ nhận RI.                         }                                              switch(c)                    //Kiểm tra ký tự vừa nhận được: tương ứng                         {                                  //trường hợp nào thì thực thi lệnh tươngứng.                                     case '1':                                                 P2=0xFE;                                     break;                                     case '2':                                                 P2=0xFC;                                     break;                                     case '3':                                                 P2=0xF8;                                     break;                                     case '4':                                                 P2=0xF0;                                     break;                                     case '5':                                                 P2=0xE0;                                     break;                                     case '6':                                                 P2=0xC0;                                     break;                                     case '7':                                                 P2=0x80;                                     break;                                     case '8':                                                 P2=0x00;                                     break;                                     default:                      //mặc định là tắt tất cả Led.                                                 P2=0xFF;                                     break;                         }             } } Hình 13: Kết quả mô phỏng Ví Dụ 4 (quá trình nhận lần lượt các ký tự 0,1,2,...,8 truyền xuống từ máy tính) Ø  Tầm quan trọng của cờ RT             Khi nhận các bit qua chân RxD của nó thì 8051 phải trải qua các bước sau: 1.        Nó nhận bit Start báo rằng bit sau nó là bit dữ liệu đầu tiên cần phải nhận. 2.        Ký tự 8 bit được nhận lần lượt từng bit một. Khi bit cuối cùng được nhận thì một byte được hình thành và đặt vào trong SBUF. 3.        Khi bit Stop được nhận thì 8051 bật RT = 1 để báo rằng toàn bộ ký tự được nhận và phải lấy đi trước khi nó bị byte mới nhận về ghi đè lên. 4.        Bằng việc kiểm tra bit cờ RI khi nó được bật lên chúng ta biết rằng một ký tự đã được nhận và đang nằm trong SBUF. Sao nội dung SBUF vào nơi an toàn trong một thanh ghi hay bộ nhớ khác trước khi nó bị mất. 5.        Sau khi SBUF được ghi vào nơi an toàn thì cờ RI được xoá về 0 để chuẩn bị kiểm tra chu trình tiếp theo. Từ mô tả trên đây ta rút ra kết luận rằng bằng việc kiểm tra cờ RI ta biết 8051 đã nhận được một byte ký tự chưa. Sai khi cờ RI=1, nếu ta không sao được nội dung của thanh ghi SBUF vào nơi an toàn thì có nguy cơ ta bị mất ký tự vừa nhận được. Quan trọng hơn là phải nhớ rằng cờ RI được 8051 bật lên nhưng lập trình viên phải xoá nó sau khi nhận được dữ liệu. Cũng nên nhờ rằng, nếu ta sao nội dung SBUF vào nơi an toàn trước khi RI được bật thì ta đã mạo hiểm sao dữ liệu chưa đầy đủ. Bit cờ RI có thể được kiểm tra bởi một vòng lặp hoặc bằng ngắt mà ta sẽ bàn ở bài sau. 2.2.6 Nhận dữ liệu nối tiếp dựa trên các ngắt               Ta phải thấy rằng thật lãng phí thời gian để các bộ vi điều khiển phải luôn kiểm tra các cờ TI và RI. Do vậy, để tăng hiệu suất của 8051 ta có thể lập trình các cổng truyền thông nối tiếp của nó bằng các ngắt. Nội dung này sẽ được đề cập đến ở bài tiếp theo. Ø  Như vậy qua bài học này chúng ta đã biết truyền thông nối tiếp trong 8051 sử dụng phương pháp không đồng bộ, bằng cách đóng khung dữ liệu giữa các bit Start, bit Stop. Thanh ghi SBUF được sử dụng để vận chuyển dữ liệu, còn muốn thiết lập cácchế độ truyền ta sử dụng thanh ghi SCON, để cài đặt tốc độ baud ta sử dụng Timer1, các cờ TI và RI là rất quan trọng vì nó báo cho ta biết lúc nào đã truyền hoặc nhận xong dữ liệu. Để truyền thông nối tiếp với máy tính qua cổng COM thì chúng ta phải chuyển đổi các mức điện áp cho phù hợp bằng cách sử dụng IC Max232. Ở các ví dụ trên, chúng ta cũng đã biết cách gửi 1 ký tự hoặc một chuỗi ký tựlên máy tính. Vậy còn muốn gửi lên giá trị của biến, chúng ta sẽ thực hiện như thế nào? Hoàn toàn tương tự như gửi các chuỗi, ví dụ sau đây sẽ thực hiện công việc này, bao gồm gửi các biến số nguyên, và số thực. Ø  Gửi giá trị của biến #include                      //Khai báo thư viện 89x51 #include                          //Khai báo thư viện xử lý chuỗi unsigned long a=4294967295;      //Biến unsigned long, miền giá trị: 0->4294967295 float b=511.9999;                           //Biến float. void send(unsigned char a);           //Khai báo nguyên mẫu hàm gửi 1 ký tự void sendsonguyen(unsigned long n);      //hàm gửi 1 số nguyên void sendsothuc(float n);                           //hàm gửi 1 số thực main()                                                //Chương trình chính {             TMOD=0x20;                       //Chọn Timer1, chế độ 2             TH1=0xFD;                           //Cài đặt tốc độ 9600 baud             SCON=0x50;                        //0101 0000: Chọn chế độ 1, Cho phép nhận             TR1=1;                                   //Khởi động Timer1             while(1)                                 //Vòng lặp vô hạn             {                         sendsonguyen(a);     //Gửi biến số nguyên                         send(10);                   //Gửi dấu xuống dòng                         sendsothuc(b);          //Gửi biến số thực                         send(10);                   //Gửi dấu xuống dòng             } } void send(unsigned char a)            //Ðịnh nghĩa hàm gửi 1 ký tự {     SBUF=a;                                        //Ghi 1 byte dữ liệu vào thanh ghi SBUF     while(TI==0){}                            //vòng lặp đợi cờ truyền dữ liệu TI bật lên 1     TI=0;                                              //Xóa cờ TI sau khi truyền dữ liệu xong } void sendsonguyen(unsigned long n)       // Ðịnh nghĩa hàm gửi 1 số nguyên {          if(n!=0)                                             //Trường hợp số nguyên #0             {                         unsigned char a[11];                        //mảng chứa các ký tự số sau khi tách số                         int i;                                        //biến chỉ số cho vòng for                         for(i=0;n>0;i++)                  //Vòng lặp tách các chữ số thành ký tự                         {                                     a[i]=(n%10)+48;      //tách lấy chữ số hàng đơn vị,mã hóa ASCII                                     n=n/10;                      //loại bỏ chữ số hàng đơn vị                         }                         a[i]=NULL;                           //ký tự cuối cùng của chuỗi phải là NULL                 for(i=strlen(a);i>=0;i--)              //Vòng lặp gửi lần lượt từng ký tự lên,                 {                                                      //cho đến khi hết chuỗi a[].                         send(a[i]);                             //Gọi hàm gửi 1 ký tự.                 }             }             else send('0');                                       //Trường hợp số nguyên =0: chỉ cần gửi số 0 } void sendsothuc(float n)                             // Ðịnh nghĩa hàm gửi 1 số thực {             unsigned long a=n/1;                       //Tách lấy phần nguyên của số thực             unsigned long b=(n-a)*10000;      //Tách lấy phần thập phân của số thực             sendsonguyen(a);                             //Gọi hàm để gửi phần nguyên             if(b!=0)                                              //Trường hợp tồn tại phần thập phân.             {                         send('.');                                 //Gửi ký tự ‘.’                         sendsonguyen(b);                //Gọi hàm để gửi phần thập phân             }                                              //Nếu không có phần thập phân thì không làm gì } Hình 14: Kết quả nhận được trên giao diện Hercules ở máy tính Bài 7: Ngắt trong 8051 Mục tiêu Kết thúc bài học này, bạn có thể: Ø  Phân biệt cơ chế ngắt với hỏi vòng Ø  Nắm rõ các loại ngắt trong 8051 ·        Ngắt timer/counter ·        Ngắt ngoài ·        Ngắt truyền thông nối tiếp Ø  Lập trình các ngắt ·        Trình phục vụ ngắt là gì? ·        Cho phép ngắt và cấm ngắt ·        Thiết lập mức ưu tiên của các ngắt Giới thiệu:             Ngắt (Interrupt) - như tên của nó, là một số sự kiện khẩn cấp bên trong hoặc bên ngoài bộ vi điều khiển xảy ra, buộc vi điều khiển tạm dừng thực hiện chương trình hiện tại, phục vụ ngay lập tức nhiệm vụ mà ngắt yêu cầu – nhiệm vụ này gọi là trình phục vụ ngắt (ISR: Interrupt Service Routine). Trong bài này ta tìm hiểu khái niệm ngắt và lập trình các ngắt trong bộ vi điều khiển 8051. 1. Các ngắt của 8051 1.1  Phân biệt Cơ chế ngắt với hỏi vòng Lấy ví dụ: Bộ vi điều khiển đóng vai trò như một vị bác sĩ, các thiết bị kiểm soát bởi vi điều khiển được coi như các bệnh nhân cần được bác sĩ phục vụ. Bình thường, vị bác sĩ sẽ hỏi thăm lần lượt từng bệnh nhân, đến lượt bệnh nhân nào được hỏi thăm nếu có bệnh thì sẽ được bác sĩ phục vụ, xong lại đến lượt bệnh nhân khác, và tiếp tục đến hết. Điều này tương đương với phương pháp thăm dò - hỏi vòng(Polling) trong vi điều khiển. Cứ như thế, nếu chúng ta có 10 bệnh nhân, thì bệnh nhân thứ 10 dù muốn hay không cũng phải xếp hàng chờ đợi 09 bệnh nhân trước đó. Giả sử trường hợp bệnh nhân thứ 10 cần cấp cứu thì sao? Anh ta sẽ gặp nguy cấp trước khi đến lượt hỏi thăm của bác sĩ mất! L Nhưng, nếu anh ta sử dụng phương pháp “ngắt” thì mọi chuyện sẽ ổn ngay. Lúc đó vị bác sĩ sẽ ngừng mọi công việc hiện tại của mình, và tiến hành phục vụ trường hợp khẩn cấp này ngay lập tức, xong việc bác sĩ lại trở về tiếp tục công việc đang dở. Điều này tương đương với phương pháp ngắt (Interrupts) trong vi điều khiển.             Trở lại với bộ vi điều khiển của chúng ta: 1 bộ vi điều khiển có thể phục vụ cho nhiều thiết bị, có 2 cách để thực hiện điều này đó là sử dụng các ngắt (Interrupts) vàthăm dò (polling): Ø  Trong phương pháp sử dụng ngắt: mỗi khi có một thiết bị bất kỳ cần được phục vụ thì nó báo cho bộ vi điều khiển bằng cách gửi một tín hiệu ngắt. Khi nhận được tín hiệu ngắt thì bộ vi điều khiển ngừng tất cả những gì nó đang thực hiện để chuyển sang phục vụ thiết bị gọi ngắt. Chương trình ngắt được gọi là trình phục vụ ngắt ISR(Interrupt Service Routine) hay còn gọi là trình quản lý ngắt (Interrupt handler). Sau khi phục vụ ngắt xong, bộ vi xử lý lại quay trở lại điểm bị ngắt trước đó và tiếp tục thực hiện công việc. Ø  Trong phương pháp thăm dò: bộ vi điều khiển kiểm tra liên tục tình trạng của tất cả các thiết bị, nếu thiết bị nào có yêu cầu thì nó dừng lại phục vụ thiết bị đó. Sau đó nó tiếp tục kiểm tra tình trạng của thiết bị kế tiếp cho đến hết. Phương pháp thăm dò rất đơn giản, nhưng nó lại rất lãng phí thời gian để kiểm tra các thiết bị kể cả khi thiết bị đó không cần phục vụ. Trong trường hợp có quá nhiều thiết bị thì phương án thăm dò tỏ ra không hiệu quả, gây ra chậm trễ cho các thiết bị cần phục vụ. Điểm mạnh của phương pháp ngắt là: Ø  Bộ vi điều khiển có thể phục vụ được rất nhiều thiết bị (tất nhiên là không tại cùng một thời điểm). Mỗi thiết bị có thể nhận được sự chú ý của bộ vi điều khiển dựa trênmức ưu tiên được gán cho nó. Đối với phương pháp thăm dò thì không thể gán mức ưu tiên cho các thiết bị vì nó kiểm tra tất cả mọi thiết bị theo kiểu hỏi vòng. Ø  Quan trọng hơn, trong phương pháp ngắt thì bộ vi điều khiển còn có thể che (làm lơ) một yêu cầu phục vụ của thiết bị. Điều này lại một lần nữa không thể thực hiện được trong phương pháp thăm dò. Ø  Lý do quan trọng nhất mà phương pháp ngắt được ưu chuộng là vì nó không lãng phí thời gian cho các thiết bị không cần phục vụ. Còn phương pháp thăm dò làm lãng phí thời gian của bộ vi điều khiển bằng cách hỏi dò từng thiết bị kể cả khi chúng không cần phục vụ. Ví dụ trong các bộ định thời được bàn đến ở các bài trước ta đã dùng một vòng lặp kiểm tra và đợi cho đến khi bộ định thời quay trở về 0. Trong ví dụ đó, nếu sử dụng ngắt thì ta không cần bận tâm đến việc kiểm tra cờ bộ định thời, do vậy không lãng phí thời gian để chờ đợi, trong khi đó ta có thể làm việc khác có ích hơn. 1.2 Sáu ngắt trong 8051             Thực tế chỉ có 5 ngắt dành cho người dùng trong 8051 nhưng các nhà sản xuất nói rằng có 6 ngắt vì họ tính cả lệnh RESET. Sáu ngắt của 8051 được phân bố như sau: 1.      RESET: Khi chân RESET được kích hoạt từ 8051, bộ đếm chương trình nhảy về địa chỉ 0000H.  Đây là địa chỉ bật lại nguồn. 2.      2 ngắt dành cho các bộ định thời: 1 cho Timer0 và 1 cho Timer1. Địa chỉ tương ứng của các ngắt này là 000BH và 001BH. 3.      2 ngắt dành cho các ngắt phần cứng bên ngoài: chân 12 (P3.2) và 13 (P3.3) của cổng P3 là các ngắt phần cứng bên ngoài INT0 và INT1 tương ứng. Địa chỉ tương ứng của các ngắt ngoài này là 0003H và 0013H. 4.      Truyền thông nối tiếp: có 1 ngắt chung cho cả nhận và truyền dữ liệu nối tiếp. Địa chỉ của ngắt này trong bảng vector ngắt là 0023H. 1.3 Trình phục vụ ngắt             Đối với mỗi ngắt thì phải có một trình phục vụ ngắt (ISR) hay trình quản lý ngắt để đưa ra nhiệm vụ cho bộ vi điều khiển khi được gọi ngắt. Khi một ngắt được gọi thì bộ vi điều khiển sẽ chạy trình phục vụ ngắt. Đối với mỗi ngắt thì có một vị trí cố định trong bộ nhớ để giữ địa chỉ ISR của nó. Nhóm vị trí bộ nhớ được dành riêng để lưu giữ địa chỉ của các ISR được gọi là bảng vector ngắt. Xem Hình 1. Hình 1: Bảng vector ngắt của 8051. Trong lập trình C trên Keil c cho 8051, chúng ta khai báo trình phục vụ ngắttheo cấu trúc sau: Void  Name (void) interrupt X                 //( X: là số thứ tự của ngắt ) {          // chương trình phục vụ ngắt } Khi đó địa chỉ ngắt sẽ được tự động tính bằng: Interrupt Address = (X * 8) + 3 1.4 Quy trình khi thực hiện một ngắt             Khi kích hoạt một ngắt bộ vi điều khiển thực hiện các bước sau: Ø  Nó hoàn thành nốt lệnh đang thực hiện và lưu địa chỉ của lệnh kế tiếp vào ngăn xếp. Ø  Nó cũng lưu tình trạng hiện tại của tất cả các ngắt. Ø  Nó nhảy đến một vị trí cố định trong bộ nhớ được gọi là bảng vector ngắt, nơi lưu giữ địa chỉ của một trình phục vụ ngắt. Ø  Bộ vi điều khiển nhận địa chỉ ISR từ bảng vector ngắt và nhảy tới đó. Nó bắt đầu thực hiện trình phục vụ ngắt cho đến lệnh cuối cùng của ISR và trở về chương trình chính từ ngắt. Ø  Khi bộ vi điều khiển quay trở về nơi nó đã bị ngắt. Trước hết nó nhận địa chỉ của bộ đếm chương trình PC từ ngăn xếp bằng cách kéo 02 byte trên đỉnh của ngăn xếp vào PC. Sau đó bắt đầu thực hiện tiếp các lệnh từ địa chỉ đó. 1.5 Các bước cho phép và cấm ngắt             Khi bật lại nguồn thì tất cả mọi ngắt đều bị cấm (bị che), có nghĩa là không có ngắt nào được bộ vi điều khiển đáp ứng trừ khi chúng được kích hoạt. Các ngắt phải được kích hoạt bằng phần mềm để bộ vi điều khiển đáp ứng chúng. Có một thanh ghi được gọi là thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable) – ở địa chỉ A8H chịu trách nhiệm về việc cho phép và cấm các ngắt. Hình 2 trình bày chi tiết về thanh ghi IE. Hình 2: Thanh ghi cho phép ngắt IE.             Để cho phép một ngắt ta phải thực hiện các bước sau: Ø  Nếu EA = 0 thì không có ngắt nào được đáp ứng cho dù bit tương ứng của nó trongIE có giá trị cao. Bit D7 - EA của thanh ghi IE phải được bật lên cao để cho phép các bit còn lại của thanh ghi hoạt động được. Ø  Nếu EA = 1 thì tất cả mọi ngắt đều được phép và sẽ được đáp ứng nếu các bit tương ứng của chúng trong IE có mức cao. Để hiểu rõ điểm quan trọng này ta hãy xét ví dụ 1. Ví dụ 1:             Hãy lập trình cho 8051: a) cho phép ngắt nối tiếp, ngắt Timer0 và ngắt phần cứng ngoài 1 (EX1) b) cấm ngắt Timer0 c) sau đó trình bày cách cấm tất cả mọi ngắt chỉ bằng một lệnh duy nhất. Lời giải: #include                      main()                                                {             //a)             IE=0x96;        //1001 0110: lệnh này tương đương với 4 lệnh phía dưới             EA=1;             //Cho phép sử dụng ngắt             ES=1;             //Cho phép ngắt cổng nối tiếp             ET0=1;           //Cho phép ngắt timer0             EX1=1;          //Cho phép ngắt ngoài 1             //b)             ET0=0;           //Cấm ngắt timer0             //c) EA=0;             //Cấm tất cả các ngắt             while(1)                                 {                         //Chương trình chính                         //…             } } 2. Lập trình các ngắt bộ định thời             Trong các bài trước ta đã biết cách sử dụng các bộ định thời Timer0 và Timer1bằng phương pháp thăm dò. Trong phần này ta sẽ sử dụng các ngắt để lập trình cho các bộ định thời của 8051. 2.1 Cờ quay về 0 của bộ định thời và ngắt             Chúng ta đã biết rằng cờ bộ định thời TF được bật lên cao khi bộ định thời đạt giá trị cực đại và quay về 0 (Roll - over). Trong các bài trước chúng ta cũng chỉ ra cách kiểm tra cờ TF bằng một vòng lặp. Trong khi thăm dò cờ TF thì ta phải đợi cho đến khi cờ TF được bật lên. Vấn đề với phương pháp này là bộ vi điều khiển bị trói buộc trong khi chờ cờ TF được bật và không thể làm được bất kỳ việc gì khác. Sử dụng các ngắt sẽ giải quyết được vấn đề này và tránh được sự trói buộc bộ vi điều khiển. Nếu bộ ngắt định thời trong thanh ghi IE được phép thì mỗi khi nó quay trở về 0 bộ vi điều khiển sẽ bị ngắt, bất chấp nó đang thực hiện việc gì và nhảy tới bảng vector ngắt để phục vụ ISR. Bằng cách này thì bộ vi điều khiển có thể làm những công việc khác cho đến khi nó được thông báo rằng bộ định thời đã quay về 0. Xem hình 3 vàví dụ 2. Hình 3: Ngắt bộ định thời TF0 và TF1. Ví dụ 2:             Hãy viết chương trình nhận liên tục dữ liệu 8 Bit ở cổng P0 và gửi nó đến cổng P1 trong khi nó cùng lúc tạo ra một sóng vuông chu kỳ 200ms trên chân P2.1. Hãy sử dụng bộ Timer0 để tạo ra sóng vuông, tần số của 8051 là XTAL = 11.0592MHz. Lời giải: Chu kỳ 200ms, vậy nửa chu kỳ là 100ms. Ta có: 100ms/1,085ms=92. Suy ra giá trị cần nạp cho timer0 là: -92  A4H. Ta sử dụng timer0 8 bit. #include                      //khai báo thu viện cho VÐK 89x51 main() {             TMOD=0x02;           //chọn timer0, chế độ 2, 8Bit tự nạp lại             TL0=0xA4;               //nạp giá trị cho TL0             TH0=0xA4;              //nạp giá trị cho TH0             TR0=1;                        //khởi động timer0             IE=0x82;                     //cho phép ngắt timer0             while(1)                    //vòng lặp vô hạn             {                         P1=~P0;         //Cập nhật giá trị cho cổng P1 từ P0.             } } void songvuong(void) interrupt 1   //Khai báo trình phục vụ ngắt cho timer0 {             TR0=0;                       //Ngừng timer0             P2_1=~P2_1;                        //Đảo trạng thái chân P2_1.             TR0=1;                       //Khởi động timer0                                                 //Không cần xóa cờ TF0, 8051 tự động xóa. } Hình 4: Mô phỏng trên proteus: cập nhật liên tục cổng P1 từ P0, trong khi tạo xung ở chân P2.1 Hình 5: Sóng vuông hiển thị trên Oscilloscope             Hãy để ý những điểm dưới đây của chương trình trong ví dụ 2: 1.      Chúng ta cho phép ngắt bộ Timer0 với lệnh IE=0x82; trong chương trình chínhmain(). 2.      Trong khi dữ liệu ở cổng P0 được nhận vào và chuyển liên tục sang cổng P1 thì mỗi khi bộ Timer0 trở về 0, cờ TF0 được bật lên và bộ vi điều khiển thoát ra khỏi hàmmain() và đi đến địa chỉ 000BH để thực hiện ISR gắn liền với bộ Timer0. 3.      Trong trình phục vụ ngắt ISR của Timer0 ta thấy rằng không cần đến lệnh xóa cờTF0 của timer0. Lý do này là vì 8051 đã tự xoá cờ TF0 ngay khi thoát khỏi ISR. Ví dụ 3:             Hãy viết lại chương trình ở ví dụ 2 để tạo sóng vuông với mức cao kéo dài 1085ms và mức thấp dài 15ms với giả thiết tần số XTAL = 11.0592MHz. Hãy sử dụng bộ định thời Timer1. Lời giải:             Vì 1085ms/1.085ms=1000 nên ta cần sử dụng chế độ 1 của bộ định thời Timer1. Các giá trị cần nạp cho timer1 là: 1085/1.085=1000 , -1000óFC18H 15/1.085=14 , -14óFFF2H #include bit a=0;  main() {             TMOD=0x10;          //chọn timer1, chế độ 1, 16Bit             TL1=0x18;               //nạp giá trị cho TL1             TH1=0xFC;             //nạp giá trị cho TH1             TR1=1;                       //khoi dong timer1             IE=0x88;                    //cho phép ngat timer1              while(1)                     //vòng lặp vô hạn             {                         P1=~P0;         //Cập nhật cổng P1             } } void songvuong(void) interrupt 3        //Khai báo trình phục vụ ngắt timer1 {             TR1=0;                                   //Dừng timer1                        if(a==0)                                 //Nếu Xung vuông đang ở mức thấp             {                         P2_1=1;                     //Bật xung vuông lên cao                         a=1;                            //Đặt lại bit kiểm tra                         TL1=0x18;                //Nạp lại TL1: Ứng với mức trễ phần cao                         TH1=0xFC;               //Nạp lại TH1             }             Else                                         //Nếu Xung vuông đang ở mức cao             {                                  P2_1=0;                     //Lật xung xuống thấp                         a=0;                            //Đặt lại bit kiểm tra                         TL1=0xF2;                //Nạp lại TL1: Ứng với mức trễ phần thấp                       TH1=0xFF;                //Nạp lại TH1             }             TR1=1;                                   //Khởi động lại timer1                                                             //Không cần xóa cờ TF1, 8051 tự động xóa } Hình 6: Sóng vuông hiển thị trên Oscilloscope Lưu ý: Các xung được tạo ra ở các ví dụ trên không thật sự chính xác, vì chưa tính đến hao phí của các lệnh cài đặt. 3: Lập trình các ngắt phần cứng bên ngoài             Bộ vi điều khiển 8051 có 2 ngắt phần cứng bên ngoài ở chân 12 (P3.2) và chân 13 (P3.3) gọi là ngắt INT0 và INT1.             Như đã nói ở trên thì chúng được phép và bị cấm bằng việc sử dụng thanh ghiIE. Nhưng cấu hình cho ngắt ngoài có phần phức tạp hơn.Có hai mức kích hoạt cho các ngắt phần cứng ngoài: Ngắt theo mức và ngắt theo sườn. Hình 7: Ngắt ngoài INT0 và INT1 Dưới đây là mô tả hoạt động của mỗi loại. 3.1 Ngắt theo mức             Ở chế độ ngắt theo mức thì các chân INT0 và INT1 bình thường ở mức cao và nếu một tín hiệu ở mức thấp được cấp tới thì chúng ghi nhãn ngắt. Sau đó bộ vi điều khiển dừng tất cả mọi công việc nó đang thực hiện và nhảy đến bảng vector ngắt để phục vụ ngắt. Đây là chế độ ngắt mặc định khi cấp nguồn cho 8051. Tín hiệu mức thấp tại chân INTx phải được lấy đi trước khi thực hiện lệnh cuối cùng của trình phục vụ ngắt, nếu không một ngắt khác sẽ lại được tạo ra, và vi điều khiển sẽ thực hiện ngắt liên tục. Để rõ hơn chúng ta hãy xem ví dụ 4. Ví dụ 4:             Giả sử chân INT1 được nối đến công tắc bình thường ở mức cao. Mỗi khi nó  ấn xuống thấp phải bật một đèn LED ở chân P1.3 (bình thường Led tắt), khi nó được bật lên nó phải sáng vài giây. Chừng nào công tắc được giữ ở trạng thái thấp đèn LED phải sáng liên tục. Lời giải: #include          //Khai báo thư viện cho VĐK 89x51 main()                                                //Chương trình chính {             IE=0x84;                    //cho phép ngắt ngoài 1             while(1)                     //vòng lặp vô hạn             {                                                 //không làm gì             } } void nutan(void) interrupt 2          //Khai báo trình phục vụ ngắt ngoài 1 {                                                          //(mặc định là ngắt theo mức)             int a=50000;                         //Biến đếm trễ             P1_3=0;                                 //Cho Led sáng             while(a--){}                          //Trễ cho Led sáng vài giây             P1_3=1;                                 //Tắt Led                                                             //Không cần xóa cờ ngắt } Hình 8: Ấn công tắc xuống sẽ làm cho đèn LED sáng một thời gian. Hình 9: Nhưng nếu công tắc được giữ ở trạng thái ấn thì đèn LED sáng liên tục. Lưu ý: ·        Trong chương trình trên bộ vi điều khiển quay vòng liên tục trong vòng lặp while(1)của chương trình chính. Mỗi khi công tắc trên chân P3.3 (INT1) được kích hoạt thì bộ vi điều khiển thoát khỏi vòng lặp và nhảy đến bảng vector ngắt tại địa chỉ 0013H. Trình ISR cho INT1 bật đèn LED lên giữ nó một lúc và tắt nó trước khi trở về. Nếu trong lúc nó thực hiện lệnh cuối cùng để quay trở về từ ISR mà chân INT1 vẫn còn ở mức thấp thì bộ vi điều khiển khởi tạo lại ngắt, ngắt lại xảy ra 1 lần nữa. ·        Do vậy, để giải quyết vấn đề này thì chân INT1 phải được đưa lên cao trước thời điểm lệnh cuối cùng của ngắt được thực hiện. ·        Có một cách khác để giải quyết triệt để vấn đề trên: đó là sử dụng ngắt theo sườn.Khi đó với mỗi 1 lần ấn phím, dù thế nào ngắt cũng chỉ thực hiện 1 lần. ·        Trước khi tìm hiểu ngắt theo sườn là gì? Ta hãy xem qua ngắt theo mức hoạt động như thế nào. Ø  Trích mẫu ngắt theo mức             Các chân P3.2 và P3.3 bình thường được dùng cho vào/ra nếu các Bit INT0và INT1 trong thanh ghi IE không được kích hoạt. Sau khi các ngắt phần cứng trong thanh gi IE được kích hoạt thì bộ vi điều khiển duy trì trích mẫu trên chân INTx đối với tín hiệu mức thấp 1 lần trong 1 chu trình máy. Theo bảng dữ liệu từ nhà sản xuất của bộ vi điều khiển thì “chân ngắt phải được giữ ở mức thấp cho đến khi bắt đầu thực hiện trình phục vụ ngắt ISR. Nếu chân INTx được đưa trở lại mức cao trước khi bắt đầu thực hiện ISR thì sẽ chẳng có ngắt nào xảy ra”. Do vậy, để bảo đảm việc kích hoạt ngắt phần cứng tại các chânINTx phải đảm bảo rằng thời gian tồn tại tín hiệu mức thấp là khoảng 4 chu trình máyvà không được bé hơn, nếu không đủ lâu thì ngắt không được thực hiện. Tuy nhiên trong quá trình kích hoạt ngắt theo mức thấp nên nó lại phải đưa lênmức cao trước khi ISR thực hiện lệnh cuối cùng và lại theo bảng dữ liệu từ nhà sản xuất thì “nếu chân INTx vẫn ở mức thấp sau lệnh cuối cùng của trình phục vụ ngắt thì một ngắt khác lại sẽ được kích hoạt”. Điều này do một thực tế là ngắt theo mức không được chốt. Hình 10: Thời gian tối thiểu của xung ngắt theo mức thấp (XTAL = 11.0592MHz) 3.2 Ngắt theo sườn Ngắt theo sườn là ngắt sẽ xảy ra khi có một sườn âm xuất hiện trên các chân ngắt của vi điều khiển. Điều này làm cho ngắt theo sườn khắc phục được nhược điểm củangắt theo mức như ta đã thấy ở trên.             Để kích hoạt chế độ ngắt theo sườn thì chúng ta phải viết chương trình cài đặt cho các bit của thanh ghi TCON: Hình 11: Thanh ghi TCON. Ø  Các Bit IT0 và IT1             Các bit TCON.0 và TCON.2 được coi như là các bit IT0 và IT1 tương ứng. Đây là các bit xác định kiểu ngắt theo sườn xung hay theo mức xung của các ngắt phần cứng trên chân INT0 và INT1 tương ứng. Khi bật lại nguồn cả 2 bit này đều có mức 0để biến chúng thành ngắt theo tín hiệu mức thấp. Lập trình viên có thể điều khiển một trong số chúng lên cao để chuyển ngắt phần cứng bên ngoài thành ngắt theo sườn. Ø  Các Bit IE0 và IE1             Các bit TCON.1 và TCON.3 còn được gọi là IE0 và IE1 tương ứng. Các bit này được 8051 dùng để bám kiểu ngắt theo sườn xung, nếu các bit IT0 và IT1 bằng 0thì có nghĩa là các ngắt phần cứng là ngắt theo mức thấp và các bit IE0 và IE1 sẽ không dùng đến. Các Bit IE0 và IE1 chỉ được 8051 dùng để chốt sườn xung từ cao xuống thấp trên các chân INT0 và INT1. Khi có chuyển dịch sườn xung trên chânINT0 (hay INT1) thì 8051 đánh dấu (bật lên cao) các bit IEx trên thanh ghi TCON và nhảy đến bảng vector ngắt và bắt đầu thực hiện trình phục vụ ngắt ISR. Trong khi 8051 thực hiện ISR thì không có một sườn xung nào được ghi nhận trên chân INT0 (hayINT1) để ngăn mọi ngắt trong ngắt. Chỉ trong khi thực hiện lệnh cuối của trình phục vụ ngắt ISR thì các bit IEx mới được 8051 tự động xóa, và các chân ngắt lại hoạt động bình thường. Ta thấy rằng các bit  IE0 và IE1 được 8051 sử dụng bên trong để báo có một ngắt đang được xử lý hay không. Hay nói cách khác là lập trình viên không phải quan tâm đến các bit này. Ø  Các Bit TR0 và TR1             Đây là những bit D4 và D6 (hay TCON.4 và TCON.6) của thanh ghi TCON. Các bit này đã được giới thiệu ở các bài trước, chúng được dùng để khởi động và dừng các bộ định thời Timer0 và Timer1 tương ứng. Ø  Các Bit TF0 và TF1             Các bit này là D5 (TCON.5) và D7 (TCON.7) của thanh ghi TCON mà đã được giới thiệu ở các bài trước. Chúng được sử dụng bởi các bộ Timer0 và Timer1 tương ứng để báo rằng các bộ định thời bị tràn hay quay về không. Để hiểu rõ sự khác biệt của ngắt theo sườn âm, ta xét ví dụ 5. Chú ý rằng sự khác nhau duy nhất giữa ví dụ 5 và ví dụ 4 là ở lệnh chuyển ngắt INT1 về kiểu ngắt theo sườn. Khi sườn âm của tín hiệu được cấp đến chân INT1 thì đèn LED sẽ bật lên một lúc. Đèn LED có thời gian sáng phụ thuộc vào độ trễ bên trong ISR của INT1. Trong ví dụ 4 do bản chất ngắt theo mức của ngắt thì đèn LED còn sáng chừng nào tín hiệu ở chân INT1 vẫn còn ở mức thấp. Nhưng trong ví dụ 5 này để bật lại đèn LED thì xung ở chân INT1 phải được đưa lên cao rồi sau đó bị hạ xuống thấp để tạo ra một sườn âm làm kích hoạt ngắt. Ví dụ 5: #include          //Khai báo thư viện cho VĐK 89x51 main()                                                //Chương trình chính {             IE=0x84;                    //cho phép ngắt ngoài 1             IT1=1;                        //Thiết lập ngắt ngoài 1 theo sườn âm               while(1)                     //vòng lặp vô hạn             {                                                 //không làm gì             } } void nutan(void) interrupt 2          //Khai báo trình phục vụ ngắt ngoài 1 {                                                          //(mặc định là ngắt theo mức)             int a=50000;                         //Biến đếm trễ             P1_3=0;                                 //Cho Led sáng             while(a--){}                          //Trễ cho Led sáng vài giây             P1_3=1;                                 //Tắt Led                                                             //Không cần xóa cờ ngắt }  Hình 12:mô phỏng ngắt ngoài 1 theo sườn âm:Dù công tắc được giữ, cũng chỉ có 1 ngắt xảy ra. Ø  Trình mẫu ngắt theo sườn             Trước khi kết thúc phần này ta cần trả lời câu hỏi: vậy thì ngắt theo sườn được trích mẫu thường xuyên như thế nào? Trong các ngắt theo sườn, nguồn xung phải giữ ở mức cao tối thiểu là 1 chu kỳ máy, và xung thấp cũng phải kéo dài 1 chu kỳ máy nữa để đảm bảo bộ vi điều khiển nhìn thấy được sự chuyển dịch từ cao xuống thấp của sườn âm.             Hình 13: Thời hạn xung tối thiểu để phát hiện ra các ngắt theo sườn âm với tần số XTAL = 11.0592MHz             Sườn âm của xung được chốt bởi 8051 và được giữ bởi thanh ghi TCON. Các bit TCON.1 (IE0) và TCON.3 (IE1) giữ các sườn được chốt của chân INT0 và INT1tương ứng như chỉ ra trên hình 11. Chúng hoạt động như các cờ “ngắt đang được phục vụ” (Interrupt-in-server). Khi một cờ “ngắt đang được phục vụ” bật lên thì nó báo rằng ngắt hiện nay đang được xử lý và trên chân INTx này sẽ không có ngắt nào được đáp ứng chừng nào ngắt này chưa được phục vụ xong. Đây giống như tín hiệu báo bận ở máy điện thoại. Ngoài ra cần phải nhấn mạnh 2 điểm dưới đây khi quan tâm đến các bit IE0 vàIE1 của thanh ghi TCON: ·        Khi các trình phục vụ ngắt ISR kết thúc: Các Bit IE0 và IE1 được tự động xoá để báo rằng ngắt được hoàn tất và 8051 sẵn sàng đáp ứng ngắt khác trên chân đó. Để ngắt khác được nhận và thì tín hiệu trên chân đó phải trở lại mức cao và sau đó nhảy xuống thấp để được phát hiện như một ngắt theo sườn âm. ·        Trong thời gian trình phục vụ ngắt đang được thực hiện thì chân INTx bị làm ngơ, 8051 không quan tâm đến nó có bao nhiêu lần chuyển dịch từ cao xuống thấp. Trong thực tế điều này có được là do các bit IEx. Vì lý do này mà các bit IEx được gọi là các cờ báo “ngắt đang được phục vụ”, cờ này sẽ lên cao khi 1 sườn âm được phát hiện trên chân INTx và giữ ở mức cao trong toàn bộ quá trình thực hiện ISR. Nó chỉ bị xoá sau lệnh cuối cùng của ISR. Do vậy, ta cũng sẽ không bao giờ cần đến các lệnh xoá cờ này trong trình phục vụ ngắt đối với các ngắt cứng INT0 và INT1. 4 Lập trình ngắt truyền thông nối tiếp             Trong các bài trước chúng ta đã nghiên cứu về truyền thông nối tiếp của 8051. Tất cả các ví dụ trong ấy đều sử dụng phương pháp thăm dò (polling). Ở chương này chúng ta sẽ khám phá phương pháp truyền thông nối tiếp dựa trên ngắt. 4.1 Các cờ RI và TI và các ngắt             Như đã nói ở bài trước thì cờ ngắt truyền TI (Transfer interrupt) được bật lên khi bit cuối cùng của khung dữ liệu - bit stop được truyền đi, báo rằng thanh ghi SBUF sẵn sàng truyền byte kế tiếp. Trong trường hợp cờ RI (Receive Interrupt) thì nó được bật lên khi toàn bộ khung dữ liệu kể cả bit stop đã được nhận. Chừng nào còn nói về truyền thông nối tiếp thì tất cả mọi khái niệm trên đây đều áp dụng giống như nhau cho dù sử dụng phương pháp thăm dò hay sử dụng phương pháp ngắt. Sự khác nhau duy nhất giữa hai phương pháp này là ở cách phục vụ quá trình truyền thông nối tiếp như thế nào: Ø  Trong phương pháp thăm dò thì chúng ta phải đợi cho cờ (TI hay RI) bật lên và trong lúc chờ đợi thì ta không thể làm gì được cả. Ø  Còn trong phương pháp ngắt thì ta được báo khi 8051 đã nhận được một byte hoặc nó sẵn sàng truyền byte kế tiếp và ta có thể làm các công việc khác trong khi chờ truyền thông nối tiếp được thực hiện.             Trong 8051 chỉ có một ngắt dành riêng cho truyền thông nối tiếp. Ngắt này được dùng cho cả truyền và nhận dữ liệu. Nếu bit ngắt truyền thông ES - IE.4 trong thanh ghi IE được phép, thì khi 1 trong 2 cờ RI hoặc TI bật lên, 8051 sẽ nhận được ngắt và nhảy đến địa chỉ trình phục vụ ngắt dành cho truyền thông nối tiếp 0023H trong bảng vector ngắt để thực hiện nó. Trong trình ISR này chúng ta phải kiểm tra các cờ TI và RIđể xem cờ nào gây ra ngắt để đáp ứng một cách phù hợp (xem ví dụ 6).             Hình 14: Ngắt truyền thông có thể do hai cờ TI và RI gọi. 4.2 Sử dụng cổng COM nối tiếp trong 8051             Trong các ứng dụng, ngắt nối tiếp chủ yếu được sử dụng để nhận dữ liệu và không bao giờ được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp. Điều này giống như việc báo chuông để ta biết và nhận điện thoại vì ta không thể biết trước được lúc nào có điện thoại, còn nếu muốn gọi điện thoại thì ta không cần đổ chuông để báo trước. Ví dụ 6:             Hãy viết chương trình ngắt để 8051 nhận dữ liệu từ cổng nối tiếp COM và gửi đến cổng P0. Giả thiết tần số XTAL là 11.0592MHz và tốc độ baud 9600. Lời giải: #include          //Khai báo thư viện cho 89c51 main()                                    //Chương trình chính {             TMOD=0x20;           //Chọn Timer1, chế độ 2             TH1=0xFD;               //Cài đặt tốc độ baud 9600             SCON=0x50;            //0101 0000: Chọn chế độ 1, Cho phép nhận             TR1=1;                       //Khởi động Timer1             IE=0x90;                    //cho phép ngắt truyền thông nối tiếp             while(1)                     //Vòng lặp vô hạn             {                                              } } void nhandulieu(void) interrupt 4       //Khai báo ISR truyền thông nối tiếp {                                                                      if(RI==1)                   //Kiểm tra có phải là ngắt nhận dữ liệu không             {                         P0=SBUF;      //Gửi dữ liệu đến cổng P0                         RI=0;              //Xóa cờ nhận dữ liệu nối tiếp RI             }                                  } Hình 15: Mô phỏng nhận các ký tự 0,1,2,3,4, từ máy tính, gửi đến Port0. Trong ví dụ trên ta chú ý đến vai trò của cờ RI. Trong trình phục vụ ngắt nối tiếp, ta phải kiểm tra cả cờ TI và cờ RI vì cả hai đều có thể gọi ngắt truyền thông nối tiếp, hay nói cách khác là chỉ có một ngắt cho cả truyền và nhận. 4.3 Xoá cờ RI và TI trước khi thoát khỏi ngắt truyền thông nối tiếp             Để ý rằng lệnh cuối cùng trước khi trở về từ ISR là lệnh xoá các cờ RI và TI.Điều này tương phản với ngắt ngoài và ngắt bộ định thời là đều được 8051 xoá các cờ. 5. Các mức ưu tiên ngắt trong 8051 5.1 Các mức ưu tiên trong quá trình bật lại nguồn             Khi 8051 được cấp nguồn thì các mức ưu tiên ngắt được gán theo Hình 16. Từ hình này ta thấy ví dụ nếu các ngắt phần cứng ngoài 0 và 1 được kích hoạt cùng một lúc thì ngắt ngoài 0 sẽ được đáp ứng trước. Chỉ sau khi ngắt INT0 đã được phục vụ xong thì INT1 mới được phục vụ vì INT1 có mức ưu tiên thấp hơn. Trong thực tế sơ đồ mức ưu tiên ngắt trong bảng chỉ là một quy trình thăm dò, trong đó 8051 thăm dò các ngắt theo trình tự cho trong hình 16 và đáp ứng chúng một cách phù hợp. Hình 16: Mức ưu tiên các ngắt trong khi cấp lại nguồn.  Hình 17: Thanh ghi mức ưu tiên ngắt IP: Bit ưu tiên = 1 là mức ưu tiên cao, Bit ưu tiên = 0 là mức ưu tiên thấp. -         Bit D7 và D6 -- chưa dùng. -         Bit D5 hay PT2 là Bit ưu tiên ngắt Timer2 (dùng cho 8052) -         Bit D4 hay PS là Bit ưu tiên ngắt cổng nối tiếp -         Bit D3 hay PT1 là Bit ưu tiên ngắt Timer1 -         Bit D2 hay PX1 là mức ưu tiên ngắt ngoài 1 -         Bit D1 hay PT0 là mức ưu tiên ngắt Timer 0 -         Bit D0 hay PX0 là mức ưu tiên ngắt ngoài 0 5.2 Thiết lập mức ưu tiên ngắt với thanh ghi IP             Chúng ta có thể thay đổi trình tự trong hình 16 bằng cách gán mức ưu tiên cao hơn cho bất kỳ ngắt nào. Điều này được thực hiện bằng cách lập trình một thanh ghi gọi là thanh ghi mức ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority). Trên hình 17 là các bit của thanh ghi này. Khi bật lại nguồn thanh thi IP chứa hoàn toàn các số 0 để tạo ra trình tự ưu tiên ngắt theo Hình 16. Để một ngắt nào đó có mức ưu tiên cao hơn ta thực hiện đưa bit tương ứng lên cao.             Một điểm khác nữa cần được làm sáng tỏ là mức ưu tiên ngắt khi 2 hoặc nhiều bit ngắt trong thanh ghi IP được đặt lên cao: Trong trường hợp này thì trong khi các ngắt này có mức ưu tiên cao hơn các ngắt khác, chúng sẽ được phục vụ theo trình tự cho trong Hình 16. 5.3 Ngắt trong ngắt             Điều gì xảy ra nếu 8051 đang thực hiện một trình phục vụ ngắt thuộc một ngắt nào đó thì lại có một ngắt khác được kích hoạt? Trong những trường hợp như vậy thì 1 ngắt có mức ưu tiên cao hơn có thể ngắt 1 ngắt có mức ưu tiên thấp hơn. Đây gọi là ngắt trong ngắt. Trong 8051 một ngắt ưu tiên thấp có thể bị ngắt bởi một ngắt có mức ưu tiên cao hơn chứ không bị ngắt bởi một ngắt có mức ưu tiên thấp hơn. Mặc dù tất cả mọi ngắt đều được chốt và giữ bên trong nhưng không có ngắt mức thấp nào được CPU quan tâm ngay tức khắc, nếu 8051 chưa kết thúc phục vụ các ngắt mức cao. 5.4 Thu chộp ngắt bằng phần mềm (Triggering)             Có nhiều lúc ta cần kiểm tra một trình phục vụ ngắt bằng con đường mô phỏng. Điều này có thể được thực hiện bằng các lệnh đơn giản để thiết lập các ngắt lên cao và bằng cách đó buộc 8051 nhảy đến bảng vector ngắt. Ví dụ, nếu bit cho phép ngắtTimer1 trong thanh ghi IE được bật lên 1 thì một lệnh như TF1=1; sẽ ngắt 8051 ngừng thực hiện công việc đang làm bất kỳ và buộc nó nhảy đến bảng vector ngắt timer1. Hay nói cách khác, ta không cần đợi cho Timer1 quay trở về 0 mới tạo ra ngắt. Chúng ta có thể gây ra một ngắt bằng các lệnh đưa các bit của ngắt tương ứng lên cao.             Như vậy qua bài này chúng ta đã biết ngắt là một sự kiện bên trong hoặc bên ngoài gây ra ngắt bộ vi điều khiển để báo cho nó biết rằng thiết bị cần được phục vụ. Mỗi một ngắt có một chương trình đi kèm với nó được gọi là trình phục vụ ngắt ISR. Bộ vi điều khiển 8051 có 6 ngắt, trong đó có 5 ngắt người dùng có thể truy cập được. Đó là: 2 ngắt cho các thiết bị phần cứng bên ngoài INT0 và INT1, 2 ngắt cho các bộ định thời là TF0 và TF1 và 1 ngắt dành cho truyền thông nối tiếp.