16-разрядное RISC CPU

В этом разделе описывается ЦПУ MSP430, режимы адресации и набор команд.

3.1 Введение в ЦПУ

ЦПУ включает возможности, специально созданные для современных технологий программирования, таких как вычисляемое ветвление, обработка таблиц и использование языков высокого уровня, подобных языку C. ЦПУ может выполнять адресацию в полном адресном диапазоне без использования страниц памяти.

ЦПУ обладает следующими возможностями:

• RISC-архитектура с 27 командами и 7 режимами адресации;
• Ортогональная архитектура, при которой каждая команда пригодна для каждого режима адресации;
• Полный доступ ко всем регистрам, включая программный счетчик, регистры статуса и указатель стека;
• Однотактные регистровые операции;
• Большой 16-разрядный регистровый файл, уменьшающий количество обращений к памяти;
• 16-разрядная адресная шина, обеспечивающая прямой доступ и ветвление во всем диапазоне памяти;
• 16-разрядная шина данных, позволяющая напрямую манипулировать параметрами шириной в слово;
• Генератор констант немедленно предоставляет шесть используемых наиболее часто значений, уменьшая размер кода;
• Прямой обмен между ячейками памяти без промежуточной записи в регистр;
• Команды и адресация в форматах «слово» и «байт».

Блок-схема ЦПУ показана на рис.3.1.

3.2 Регистры ЦПУ

ЦПУ включает шестнадцать 16-разрядных регистров. Регистры R0, R1, R2 и R3 имеют специальное назначение. Регистры с R4 по R15 являются рабочими регистрами общего назначения.

3.2.1 Программный счетчик (PC)

16-разрядный программный счетчик (PC/R0) указывает на следующую команду, которая будет выполняться. Каждая команда состоит из четного числа байтов (два, четыре или шесть), поэтому PC инкрементируется соответственно. Команды доступа в адресном пространстве 64 кБайт выполняются к границам слов, поэтому PC выравнивается к четным адресам. На рис.3.2 показана организация программного счетчика.

Рис.3-2 Программный счетчик

Программный счетчик PC может быть адресован всеми командами и во всех адресных режимах. Некоторые примеры:

MOV #LABEL, PC    ; Переход к адресу с меткой LABEL
MOV LABEL, PC     ; Переход к адресу, содержащемуся в переменной LABEL
MOV @R14, PC      ; Косвенный переход по косвенному содержимому R14

3.2.2 Указатель стека (SP)

Указатель стека (SP/R1) используется ЦПУ для хранения адресов возврата из подпрограмм и прерываний. Стек основан на предекрементной постинкрементной схеме. Кроме того, указатель стека SP может использоваться со всеми командами и во всех адресных режимах. На рис.3.3 показана организация SP. Указатель стека SP инициализируется в ОЗУ пользователем и выравнивается к четным адресам.

Рис.3-3 Указатель стека

MOV  2(SP),R6     ; Элемент стека I2 в R6
MOV  R7,0(SP)     ; Перезапись в вершину стека (TOS) содержимого R7
PUSH #0123h       ; Помещение числа 0123h на вершину стека (TOS)
POP  R8           ; R8 = 0123h

Рис.3-4 Использование стека

Особенности использования «SP» в качестве аргумента команд PUSH и POP описаны и показаны на рис.3.5.

Рис.3-5 Последовательность PUSH SP – POP SP

3.2.3 Регистр статуса (SR)

Регистр статуса (SR/R2), используемый как регистр источника или получателя, может адресоваться в регистровом режиме только с помощью команд-слов. Прочие комбинации режимов адресации используются для поддержки генератора констант. На рис.3.6 показаны биты регистра статуса SR.

Рис.3-6 Биты регистра статуса

В таблице 3.1 приведено описание битов регистра статуса.

Таблица 3.1. Описание битов регистра статуса

3.2.4 Регистры генератора констант CG1 и CG2

Шесть обычно используемых констант генерируются с помощью регистров R2 и R3 генератора констант, что исключает необходимость использования дополнительного 16-разрядного слова в программном коде. Константы выбираются путем изменения режима адресации (As) регистра-источника, в соответствии с таблицей 3.2.

Таблица 3.2. Значения генераторов констант CG1, CG2

Генератор констант обладает следующими преимуществами:

• Не требуются особые команды
• Код не содержит дополнительного слова для шести констант
• Не требуется код (команда) доступа к памяти для получения константы

Ассемблер автоматически использует генератор констант, если одна из шести констант используется как непосредственный исходный операнд. При использовании регистров R2 и R3 в режиме генерации констант, адресация к ним не может быть явной – они действуют только как регистры-источники.

Генератор команд – расширенная система команд

Набор RISС-команд семейства MSP430 состоит только из 27 команд. Однако, генератор констант позволяет поддерживать MSP430-ассемблеру 24 дополнительные эмулированные команды. К примеру, команда с одним операндом:

CLR dst
эмулируется командой с двумя операндами такой же длины:

MOV R3,dst
где #0 замещается ассемблером, а R3 используется в режиме As=00

Команда INC dst замещается командой ADD 0(R3),dst

3.2.5 Регистры общего назначения R4-R15

Двенадцать регистров с R4 по R15 являются регистрами общего назначения. Все эти регистры могут быть использованы в качестве регистров данных, указателей адресов или индексных значений и доступны с помощью команд работы с байтами или словами, как показано на рис.3.7.

R5=0A28Fh
R6=0203h
Mem(0203h)=012h

ADD.B            R5,0(R6)
            
                  08Fh
                 +012h
                  0A1h

Mem(0203h)=0A1h
C=0, Z=0, N=1

  (младший байт регистра)
+ (адресуемый байт)
-------------------------
->(адресуемый байт)

R5=01202Fh
R6=0223h
Mem(0223h)=05Fh

ADD.B       @R6,R5
            
        05Fh
       +002h
      00061h

R5=00061h
C=0, Z=0, N=0

  (адресуемый байт)
+ (младший байт регистра)
-------------------------
->(младший байт регистра,
ноль в старшем байте)

Рис.3-7 Операции регистр-байт / байт-регистр

Для бизнесменов www.eu-dom.ru" class="sale">недвижимость Чехия - выгодная инвестиция

Получить консультации и преобрести компоненты вы сможете у официальных поставщиков фирмы Texas Instruments,

---

---

Главная - Микросхемы - DOC - ЖКИ - Источники питания - Электромеханика - Интерфейсы - Программы - Применения - Статьи