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標(biāo)題: 微控制器基礎(chǔ)知識—第四章 [打印本頁]

作者: tongguan123 時間: 2022-6-8 21:03
標(biāo)題: 微控制器基礎(chǔ)知識—第四章
本帖最后由 tongguan123 于 2022-6-8 22:30 編輯

第四章東芝微控制器，內(nèi)核示例（TLCS-870/C1）

1 CPU整體配置
CPU具有用于存儲讀取指令存儲器地址的存儲電路、用于暫時存儲讀取指令的存儲電路、用于存儲數(shù)據(jù)的存儲電路以及用于執(zhí)行計(jì)算的運(yùn)算電路。
8位微控制器功能框圖

2 CPU整體配置：CPU核心（1）
PSW（程序狀態(tài)字）：用于保存操作結(jié)果和指令執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)的寄存器，由各種標(biāo)志組成。
通用寄存器：儲存數(shù)據(jù)的存儲電路。根據(jù)存儲電路的位置，通用寄存器分別稱為W、A、B、C、D、E、H、L等。儲存計(jì)算結(jié)果的地方稱為累加器。在TLCS-870/C1中，W、A、B、C、D、E、H、L、IX和IY這十個寄存器具有累加器功能。
程序計(jì)數(shù)器（PC）：用于儲存存儲器地址以讀取指令的存儲電路。
各種寄存器

3 CPU整體配置：CPU核心（2）
ALU（算術(shù)邏輯單元）：用于執(zhí)行計(jì)算的運(yùn)算電路。
指令寄存器：用于暫時存儲讀取指令的存儲電路。
指令解碼器：對存儲在指令寄存器中的指令進(jìn)行解密，并將其發(fā)送到控制單元。
中斷控制電路：控制中斷功能。
計(jì)算部分、指令部分、中斷電路

4 CPU整體配置：程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器（PC）是管理下一步要執(zhí)行的指令的存儲器地址的寄存器。每次執(zhí)行一條指令時，程序計(jì)數(shù)器指定的地址將＋n（1字指令為＋1，2字指令為＋2）。但是，在中斷指令等情況下，將存儲跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址。

調(diào)用執(zhí)行指令

CPU從PC讀取下一條要執(zhí)行的指令所在的地址，并依次執(zhí)行。例如，如果PC中存儲了0x8020（地址），則意味著CPU正在執(zhí)行地址為0x8019的指令。如果從PC讀取了地址0x8020，則用于讀取CPU下一步要執(zhí)行的指令的地址0x8021將儲存在PC中。

調(diào)用下一個指令的存儲地址（程序計(jì)數(shù)器）

5 CPU整體配置：通用寄存器

通用寄存器可用于各種用途，例如累加器和數(shù)據(jù)處理。TLCS-870/C1有八個8位寄存器：W、A、B、C、D、E、H和L。這八個寄存器也可以作為16位寄存器成對使用：WA、BC、DE和HL。這些組合只適用于相鄰的寄存器，例如，B和E、H和E等不能組合。

通用寄存器（1）

此外，TLCS-870/C1還有兩個16位通用寄存器IX和IY。這些寄存器主要作為訪問存儲器時的索引寄存器。TLCS-870/C1有兩組這樣的寄存器。

通用寄存器（2）

6 CPU整體配置：PSW(標(biāo)志)

執(zhí)行指令后，會有一個標(biāo)志指示存儲器的內(nèi)容以及計(jì)算結(jié)果的狀態(tài)。PSW（*）收集這些標(biāo)志。* PSW：程序狀態(tài)字

PSW（*），儲存計(jì)算結(jié)果的狀態(tài)

下圖是A寄存器（00111110）和B寄存器（11100000）相加的例子。計(jì)算結(jié)果（100011110）儲存在A寄存器中。但是，由于A寄存器只能儲存8位，所以將進(jìn)位標(biāo)設(shè)置為“1”，并將進(jìn)位標(biāo)志保留為發(fā)生進(jìn)位的信息。在A寄存器中，存儲不包括最高有效位1的（00011110）作為計(jì)算結(jié)果。例如，如果計(jì)算結(jié)果是（100000000），則在進(jìn)位標(biāo)志中設(shè)置1，（00000000）儲存在A寄存器中，所以在零標(biāo)志中設(shè)置1。

計(jì)算結(jié)果的內(nèi)容寫入PSW

7 CPU整體配置：堆棧和堆棧指針

發(fā)生中斷請求時，堆棧用于臨時保存在中斷發(fā)生之前正處于運(yùn)行狀態(tài)的程序的標(biāo)記以及PC值。中斷處理完成之后，將恢復(fù)堆棧中保存的標(biāo)志等信息，并繼續(xù)運(yùn)行暫停的程序。

中斷的發(fā)生

堆棧指針用于管理堆棧，并指示PC和標(biāo)志的保存地址。堆棧中要放入和取出的數(shù)據(jù)采用FILO（先進(jìn)后出）法管理，先儲存的數(shù)據(jù)后取出。在該堆棧中儲存數(shù)據(jù)稱為“Push”（壓棧），從該堆棧中讀取數(shù)據(jù)叫做“Pop”（出棧）。堆棧指針由“Push”前進(jìn)，由“Pop”返回。

FILO法（先進(jìn)后出法）

8 中斷處理

中斷處理是指當(dāng)微控制器接收到外部中斷請求，并處于可以接受中斷的狀態(tài)時，暫停正在執(zhí)行的程序，并執(zhí)行另一個程序。當(dāng)外部設(shè)備的中斷請求信號輸入到CPU上的中斷專用端子時，當(dāng)前正在執(zhí)行的程序暫停，微控制器切換到中斷時要執(zhí)行的程序，執(zhí)行該程序．當(dāng)中斷處理程序結(jié)束之后，返回原程序，從暫停處理的程序重新啟動。

中斷發(fā)生時的操作

9 中斷處理：中斷類型

中斷有兩種：硬件中斷和軟件中斷。
硬件中斷通過外圍電路的中斷請求信號來發(fā)生中斷。另一方面，軟件中斷則通過執(zhí)行專用指令來發(fā)生中斷。

中斷類型

硬件中斷分為外部中斷和內(nèi)部中斷。
當(dāng)指定的信號輸入到專門的外部中斷端子時，就會發(fā)生外部中斷。內(nèi)部中斷則通過微控制器內(nèi)置的外圍電路發(fā)出中斷請求信號而發(fā)生。此外，根據(jù)中斷請求信號的接收方式，還分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。

發(fā)生中斷的各種因素

10 中斷處理：可屏蔽中斷

這里的“可屏蔽”是指“被禁止”。當(dāng)發(fā)生中斷請求信號時，如果CPU設(shè)置為啟用中斷，就可以執(zhí)行中斷處理。如果中斷設(shè)置為禁用，則將忽略中斷請求信號，不執(zhí)行中斷處理。忽略的中斷請求信號會被保留，直到中斷請求變?yōu)閱⒂没蛘呙畋怀绦蛉∠＿@樣，可屏蔽中斷可以自由地啟用或者禁用中斷處理。它通常由程序設(shè)置。當(dāng)CPU收到中斷請求信號之后，中斷控制電路將轉(zhuǎn)入中斷處理操作。

可屏蔽中斷

11 中斷處理：不可屏蔽中斷

不可屏蔽中斷不能禁用。如果有中斷請求，CPU將無條件地執(zhí)行中斷處理。不可屏蔽中斷用于進(jìn)行緊急處理，例如斷電處理等數(shù)據(jù)備份處理。有一個看門狗定時器作為不可屏蔽中斷。看門狗定時器檢查微控制器是否正常工作。當(dāng)檢測到異常時，產(chǎn)生看門狗定時器中斷，將錯誤通知給CPU或使CPU復(fù)位。

不可屏蔽中斷

復(fù)位
微控制器通常可在接通電源時復(fù)位。復(fù)位使微控制器的配置返回初始狀態(tài)。復(fù)位時，程序?qū)念^開始運(yùn)行。

復(fù)位

作者: 370008208 時間: 2022-9-10 06:40
學(xué)習(xí)完這一章，坐沙發(fā)

作者: thomson675843 時間: 2023-7-15 08:46
寫的非常詳細(xì)樓主辛苦了

作者: KevinMCU 時間: 2024-10-24 16:04
謝謝，學(xué)習(xí)了，真好

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