PIC18 中断优先级怎么配：IPEN、0008h/0018h 双向量与 3~4 TCY 响应拆解

一台 12 路 IO 采集板用 PIC18 做 Modbus 从机，串口接收和 1 ms 定时采样都放在中断里。跑久了偶发丢帧，示波器抓到低优先级 ISR 执行到一半又被高优先级打断，返回后变量已经乱了。结论先给：PIC18 有两个中断向量，高优先级在 000008h、低优先级在 000018h，靠 RCON 的 IPEN 打开；高优先级能打断低优先级 ISR，反过来不行；外部中断响应固定 3~4 个指令周期，真正的风险在现场保护和长写，而不是向量地址。

本文按 Microchip《PICmicro 高档单片机系列参考手册》DS39510A_CN 第 10 章“中断”整理，寄存器位定义、嵌套规则、例程与延时说明均取自该章；文中 10 MHz、20 MHz 的纳秒换算是按 TCY=4/FOSC 代入的算例。

一、两个向量和三个全局位

PIC18 的中断源很多：INT0~INT2、RB7:RB4 电平变化、TMR0~TMR3、USART、SSP、A/D、CCP、LVD、PSP、CAN。控制和状态分散在 INTCON、INTCON1~3、PIR1/2、PIE1/2、IPR1/2 这十个寄存器里。真正决定“能不能进、进哪个向量”的，是 INTCON 里的三个全局位和 RCON 里的 IPEN。

位	IPEN=0 时	IPEN=1 时
GIE/GIEH（INTCON<7>）	全局中断总开关	高优先级全局开关，同时管所有中断
PEIE/GIEL（INTCON<6>）	外设中断总开关	只开关低优先级中断
IPRx 优先级位	不使用，全部按高优先级	1=高优先级，0=低优先级

IPEN=0 时没有优先级概念，所有中断都走高优先级向量 000008h，PEIE/GIEL 退回成普通外设中断总开关。IPEN=1 后，GIE/GIEH 管全局，PEIE/GIEL 只管低优先级；此时低优先级外设要同时满足 GIEH=1、GIEL=1、PIE=1、IPR=0 才会被响应。手册的初始化例程也是先写 RCON 的 IPEN，再装 IPR1、清 PIR1、装 PIE1，最后把 INTCON 写成 0xC0。

二、优先级位：复位后全是高优先级

每个中断源在 IPR1、IPR2、IPR3、INTCON2、INTCON3 里有自己的优先级位，写 1 是高，写 0 是低。手册明确说所有优先级位复位为 1，也就是复位后每个中断都被当成高优先级。这一点很关键：只开 IPEN、不重新分配 IPR，所有中断都会挤进 000008h，低优先级向量根本用不上。

分配原则按实时性来：急停、过流、通信接收这类不能等的放高优先级；定时采样、显示刷新、按键扫描放低优先级。高优先级 ISR 要短，能只清标志、置事件就不要再做浮点运算或整帧搬运。

三、嵌套规则：高可以打断低，低不能打断高

响应高优先级中断时，硬件自动清 GIE/GIEH，返回地址压栈，PC 装 000008h；响应低优先级时，硬件清 PEIE/GIEL，PC 装 000018h。低优先级 ISR 执行期间 GIE/GIEH 仍为 1，所以高优先级可以随时插进来；反过来，低优先级不能打断高优先级 ISR。两者同时被采样到，永远先响应高优先级。

场景	硬件动作	返回时
进入高优先级 ISR	清 GIE/GIEH，PC=000008h	RETFIE 重新置 GIE/GIEH
进入低优先级 ISR	清 PEIE/GIEL，PC=000018h	RETFIE 重新置 PEIE/GIEL
低优先级执行中被高优先级打断	高优先级再清 GIE/GIEH，压栈后跳到 000008h	高优先级先返回，低优先级继续
高优先级执行中来了低优先级	低优先级挂起，等所有高优先级处理完	高优先级返回后再响应低优先级

RETFIE 的行为不一样：从高优先级返回会重新置 GIE/GIEH，从低优先级返回会重新置 PEIE/GIEL。写 ISR 时不要把 RETFIE 换成普通 return，也不要在低优先级 ISR 里手动置 GIEH，否则嵌套关系会被打乱。

四、现场保护：影子寄存器只有一级

高优先级中断有一个“快速现场保护”选项：WREG、BSR、STATUS 三个寄存器各有影子寄存器，进高优先级 ISR 时自动装入，执行 RETFIE 0x01 时自动装回。影子寄存器不可读，深度只有一级。手册专门加了一条注：如果高、低优先级都使能，快速保护不可靠——任何中断都会写影子寄存器，高优先级会覆盖低优先级刚存进去的值。

结论很直接：只用高优先级时，可以用 RETFIE 0x01 省掉三条保存指令；同时开两级时，两个 ISR 都老老实实用软件保存 WREG、BSR、STATUS。手册例 10-2 给的就是后者，进中断先 MOVWF/MOVFF 存到 RAM，退出前再恢复，最后 RETFIE 0x00。

五、3~4 TCY 的响应延时怎么算

外部中断（INT0、RB 电平变化）的响应延时是 3~4 个指令周期。中断在 Q4 采样，单周期指令在下一个周期的 Q2 应答，双周期指令在 Q1 应答，随后插入强制 NOP，把 PC 压栈，再把向量装进 PC。手册强调：单周期和双周期指令的响应延时完全相同，别按“指令长短”去估。

FOSC	TCY	3~4 TCY 延时
4 MHz	1.0 µs	3.0~4.0 µs
10 MHz	0.4 µs	1.2~1.6 µs
20 MHz	0.2 µs	0.6~0.8 µs

20 MHz 下 TCY=200 ns，3~4 TCY 就是 600~800 ns；10 MHz 下翻倍到 1.2~1.6 µs。这个数字只算到“进入向量”，还没算 ISR 里的现场保护和业务判断。对 1 ms 控制环来说不算大，但对微秒级捕获或高速通信，就要把这段固定开销算进去。

还有一个硬约束：MOVFF 指令把 PCL、TOSU、TOSH、TOSL 当目标寄存器时，必须关闭所有中断。这几条指令分两个周期改 PC 或堆栈，中途进中断会把返回地址写坏。

六、长写与中断：只留一个终止源

内部 EPROM 编程用长写，指令在长写期间停止执行，任何使能的中断都会终止长写。要保证编程时间，通常用一个定时器中断来定时并终止长写；手册建议只用这一个中断，避免别的中断提前把长写打断。写表场景还要注意标志位：进 ISR 先清标志，再处理，否则会反复进出。

这条规则和“中断越少越好”是两回事。长写期间不是不能开中断，而是不能开一堆不确定什么时候来的中断；把终止源收敛到一个定时器，时间才是可算的。

七、七步落地与验证

1. 打开 IPEN，确认器件支持双向量。
2. 按实时性把 IPR 各位重新分配，别沿用复位值。
3. 先清 PIR 标志，再装 PIE 使能。
4. 配 INTCON2/3 的外部中断边沿与优先级。
5. 先开 GIEL，再开 GIEH，避免初始化过程中误入中断。
6. 两个 ISR 都做软件现场保护，除非确定只用高优先级。
7. 用示波器或 IO 翻转量 ISR 执行时间，确认高优先级不会把低优先级饿死。

/* IPEN=1；INT0 高优先级，TMR1 低优先级 */
    RCONbits.IPEN = 1;          /* 双向量生效 */
    IPR1 = 0x00;                /* 外设先全部低优先级 */
    INTCON2bits.INT0IP = 1;     /* INT0 抬成高优先级 */
    PIR1 = 0x00;                /* 清 TMR1IF 等标志 */
    PIE1bits.TMR1IE = 1;        /* TMR1 低优先级中断 */
    INTCONbits.INT0IF = 0;      /* 使能前先清标志 */
    INTCONbits.INT0IE = 1;
    INTCONbits.GIEL = 1;        /* 先开低优先级全局 */
    INTCONbits.GIEH = 1;        /* 再开高优先级全局 */

初始化顺序不要反过来。先开 GIEH 再配 PIE 和标志，初始化过程中只要有一个旧标志没清，程序就会立刻跳进 000008h，而那时 ISR 依赖的变量还没准备好。手册的通用例程也是先清 PIR1、装 PIE1、清 INTCON2/3，最后才写全局使能。

八、六个现场排查

现象	根因	改法
低优先级 ISR 从来不进	IPR 没重配，复位值全是高优先级	把该中断的 IPRx 位清 0，并开 GIEL
高优先级 ISR 返回后变量乱	低优先级 ISR 也用了影子寄存器	两级都开时改为软件保存 WREG/BSR/STATUS
中断进一次就卡死	标志位没清，重复进入	ISR 入口先清对应 PIR/INTCON 标志
初始化时莫名跳中断	先开了 GIEH，旧标志还在	先清 PIR、装 PIE，再开 GIEH/GIEL
返回地址偶发错误	用 MOVFF 改 PCL/TOS 时没关中断	这几条指令前后关中断
EEPROM 写一半失效	长写期间被其他中断提前终止	只保留一个定时器中断作为终止源

还想接着看：PIC16C74A 体选切换与中断现场保护、Cortex-M3 异常模型与 NVIC 低延迟中断、dsPIC30F 输出比较与定时器中断。

本文基于 Microchip《PICmicro 高档单片机系列参考手册》DS39510A_CN 第 10 章“中断”技术资料整理优化。