在8051單片機系統(tǒng)中，由于其硬件結(jié)構(gòu)的限制，在處理中斷時僅自動保存當前寄存器狀態(tài)（如程序計數(shù)器PC、累加器 ACC、狀態(tài)字 PSW、B寄存器等），而不會自動保護外部或內(nèi)部 RAM 中的非寄存器變量內(nèi)容。因此，如果發(fā)生中斷嵌套，高優(yōu)先級中斷服務(wù)程序若修改了某些全局變量或內(nèi)存數(shù)據(jù)，就可能導致低優(yōu)先級中斷或主程序出現(xiàn)邏輯錯誤。

一、問題產(chǎn)生的根源

中斷嵌套機制：在8051系統(tǒng)中，默認支持中斷嵌套，即高優(yōu)先級中斷可以中斷低優(yōu)先級中斷的執(zhí)行。

保存機制有限：中斷進入時，CPU自動入棧保存的內(nèi)容僅限于部分SFR（特殊功能寄存器）；而對于外部數(shù)據(jù)存儲器（XRAM）或片內(nèi)RAM中的普通變量，系統(tǒng)不會自動保存與恢復。

資源競爭：如果高優(yōu)先級中斷服務(wù)程序與低優(yōu)先級服務(wù)程序或主程序共享同一內(nèi)存變量，而高優(yōu)先級程序?qū)ζ溥M行了非原子性的修改，就會導致數(shù)據(jù)競爭，進而造成系統(tǒng)運行邏輯錯誤，甚至死循環(huán)或系統(tǒng)崩潰。

二、如何避免此類問題？

為保證程序可靠性，開發(fā)過程中應(yīng)特別注意以下幾點策略：

1. 避免在中斷服務(wù)程序中直接訪問共享內(nèi)存

原則上避免高優(yōu)先級中斷程序訪問或修改非寄存器內(nèi)存中的共享數(shù)據(jù)（包括全局變量、RAM 緩沖區(qū)等）。若必須訪問，應(yīng)采取保護措施，確保操作具備原子性或操作過程不被打斷。

2. 合理設(shè)計變量訪問策略

使用 volatile 關(guān)鍵字聲明中斷與主程序之間共享的變量，避免編譯器優(yōu)化帶來的問題。對于需要在多個中斷層級中訪問的全局變量，可設(shè)置訪問權(quán)限控制或采用臨時副本方式。

3. 臨界區(qū)保護機制（軟件層面）

在訪問共享資源之前，臨時關(guān)閉中斷（或特定中斷），訪問完后立即恢復，例如：

EA = 0;         // 關(guān)閉總中斷
shared_var++;   // 修改共享變量
EA = 1;         // 恢復總中斷

注意：上面的例子僅適用于臨時對時間不敏感的非中斷代碼塊。

4. 高優(yōu)先級中斷中盡量“輕量化”

避免在高優(yōu)先級 ISR 中執(zhí)行復雜操作，尤其是對內(nèi)存的讀寫操作，盡量縮短中斷響應(yīng)時間?？刹捎脴酥疚环绞阶屩鞒绦蚧虻蛢?yōu)先級中斷處理后續(xù)邏輯：

interrupt_flag = 1;  // 設(shè)置標志位

5. 共享變量操作封裝為原子操作函數(shù)

如果多個中斷服務(wù)程序必須操作同一變量，應(yīng)將該操作封裝為“不可打斷”的函數(shù)調(diào)用，或者利用一些編譯器提供的原子指令支持。

6. 使用變量副本

在中斷服務(wù)程序中使用變量副本（Shadow Copy），操作完成后再判斷是否需要更新原變量，以此降低操作沖突。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的51內(nèi)核單片機避免中斷嵌套引發(fā)內(nèi)存沖突的方法。英銳恩專注單片機應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā)，提供8位單片機、32位單片機。