當多個同級別中斷同時發(fā)出中斷請求時，單片機中斷系統(tǒng)將按照自然優(yōu)先級別進行中斷排序，并首先響應(yīng)其中自然優(yōu)先級別最高的中斷。

當CPU收到中斷請求后，能根據(jù)具體情況決定是否響應(yīng)中斷，如果CPU沒有更急、更重要的工作，則在執(zhí)行完當前指令后響應(yīng)這一中斷請求。CPU中斷響應(yīng)過程如下：首先，將斷點處的PC值(即下一條應(yīng)執(zhí)行指令的地址)推入堆棧保留下來，這稱為保護斷點，由硬件自動執(zhí)行。然后，將有關(guān)的寄存器內(nèi)容和標志位狀態(tài)推入堆棧保留下來，這稱為保護現(xiàn)場，由用戶自己編程完成。保護斷點和現(xiàn)場后即可執(zhí)行中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢，CPU由中斷服務(wù)程序返回主程序，中斷返回過程如下：首先恢復(fù)原保留寄存器的內(nèi)容和標志位的狀態(tài)，這稱為恢復(fù)現(xiàn)場，由用戶編程完成。然后，再加返回指令RETI，RETI指令的功能是恢復(fù)PC值，使CPU返回斷點，這稱為恢復(fù)斷點?；謴?fù)現(xiàn)場和斷點后，CPU將繼續(xù)執(zhí)行原主程序，中斷響應(yīng)過程到此為止。

優(yōu)先權(quán)排隊

通常，系統(tǒng)中有多個中斷源，當有多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，要求計算機能確定哪個中斷更緊迫，以便首先響應(yīng)。為此，計算機給每個中斷源規(guī)定了優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先權(quán)。這樣，當多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，優(yōu)先權(quán)高的中斷能先被響應(yīng)，只有優(yōu)先權(quán)高的中斷處理結(jié)束后才能響應(yīng)優(yōu)先權(quán)低的中斷。計算機按中斷源優(yōu)先權(quán)高低逐次響應(yīng)的過程稱優(yōu)先權(quán)排隊，這個過程可通過硬件電路來實現(xiàn)，亦可通過軟件查詢來實現(xiàn)。

中斷優(yōu)先級的作用方式如下：

1)單片機處理高級別中斷時，無法處理新產(chǎn)生的高級別或低級別中斷請求。高級別中斷的中斷服務(wù)處理程序結(jié)束并通過指令RETI返回時，RETI指令將通知CPU高級別中斷已處理完畢，單片機又可以響應(yīng)新的高級別中斷請求。

2)單片機處理低級別中斷時，無法響應(yīng)和處理新產(chǎn)生的低級別中斷請求。但是，若新產(chǎn)生的是高級別中斷請求，則單片機將暫停當前的低級別中斷服務(wù)處理程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行新產(chǎn)生的高級別中斷請求的中斷服務(wù)處理程序。該過程就是所謂的中斷嵌套，如圖4-2所示。此后與作用1)中的描述類似，中斷系統(tǒng)不再響應(yīng)其他高級別中斷請求。當嵌套的高級別中斷服務(wù)處理程序結(jié)束返回后，之前被暫時中斷的低級別中斷服務(wù)處理程序?qū)⒗^續(xù)執(zhí)行。最后，該低級別中斷的處理程序結(jié)束并通過RETI返回主程序，同時RETI指令將通知CPU低級別中斷已處理完畢，可以重新開放單片機對低級別中斷請求的響應(yīng)。

圖4-2中斷嵌套圖解

綜上所述，MCS-51單片機有兩個中斷優(yōu)先級別，允許兩級中斷嵌套，其中斷優(yōu)先級別的控制原則為：

1)正在被處理的中斷能夠被新的高級別的中斷請求所中斷。

2)正在被處理的中斷不能被新的同級別的和低級別的中斷請求所中斷。

3)自然優(yōu)先級別僅用于多個同級別中斷請求同時發(fā)生時，其作用是確定這些同級別中斷中，哪一個中斷應(yīng)該被優(yōu)先處理。

為了避免將自然優(yōu)先級別與中斷優(yōu)先級別(僅包含高優(yōu)先級別和低優(yōu)先級別)相混淆，現(xiàn)舉例說明。

【例4-1】中斷自然優(yōu)先級別的使用。請分別回答以下兩個問題。

問題1：假設(shè)單片機當前沒有處理任何中斷，并且所有中斷源均被設(shè)置為高級別中斷(即PX0=1、PT0=1、PX1=1、PT1=1和PS=1)，則若外部中斷0和串口同時發(fā)出中斷請求，哪個中斷請求會被單片機優(yōu)先處理?

解：外部中斷0將被單片機優(yōu)先處理。因為所有中斷源都被設(shè)定為高級別中斷，所以當它們同時發(fā)生中斷請求時，單片機將按照表4-5所示的自然優(yōu)先級別對外部中斷0和串口中斷排序，并且外部中斷0因為其自然優(yōu)先級別高于串口中斷而被單片機優(yōu)先處理。

問題2：假設(shè)所有中斷源均被設(shè)置為高級別中斷(即PX0=1、PT0=1、PX1=1、PT1=1和PS=1)，并且單片機當前正在處理串口中斷，則若外部中斷0和外部中斷1同時發(fā)出中斷請求，哪個中斷請求會被單片機處理?

解：這兩個中斷都不會被單片機處理。因為，當前正被單片機處理的串口中斷是高級中斷，并且新發(fā)生的中斷請求的外部中斷0和外部中斷1也都是高級別中斷，而一個中斷不能被同級別中斷打斷。