第二章PIC单片机系统结构ppt课件.ppt

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1、1PIC微控制器实验室大学生创新实验室第二章单片机系统结构微型计算机系统组成哈佛结构流水线指令结构程序存储器结构概述数据存储器结构概述1微型计算机的硬件组成输出设备运算器控制器数据输入数据输出输入设备存储器CPU主机2五大组成部分：运算器控制器存储器输入设备输出设备3CPU的结构及工作原理数据缓冲器ATEMF指令译码器控制信号发生器地址缓冲器内部数据总线IR外来控制信号时钟地址总线A15~A0内部地址总线多路开关+/-1电路PCSPALU调整电路控制信号通用寄存器组数据总线D7~D04微型计算机系统，把要运行的程序和数据存放在内存储器（内存或主

2、存）中，根据PC（指定主存中的单元地址）值从主存中取出一条指令，pc+1pc,指令经DB送往IR，指令译码：操作码：指令的功能操作数：操作对象控制信号根据译码器的输出和时钟配合下，控制各部件动作。5以汇编语言中一条MOV指令为例aDB2bDB?MOVAL,aMOVb,AL2ab2a2b2AL122ab6存储器的读/写地址译码器ARDR0000H0001H0002HFFFEHFFFFHABDB7读写过程读(R)地址ABAR译码选择存储单元DRDB写(W)1.地址ABAR译码选择存储单元2.DBDR存储单元数据数据8单片机系统结构9PIC®单片机架构内部为哈佛结构寄存

3、器文档大多数单指令周期指令流水线操作长字型指令指令数很少指令实现的功能基本不重复PIC单片机之所以有很高的性能是因为其具备如下特性:10PIC单片机架构哈佛结构从同一存储器空间取指令和取操作数据.限制了数据流量程序和数据存储器普林斯顿结构8-位CPU程序存储器数据存储器8-位12/14/16-位哈佛结构CPU从两个独立的存储空间分别取指令和存取操作数.数据流量增加针对程序区和数据区可以设计不同的数据线宽度11PIC®MCU振荡器PICMCU4MHz(250ns)1MHz(1us)foscTcy指令执行速度是输入时钟的1/4输入晶振频率叫做fosc一个指令周期占用1Tcy

4、12FlushFetch4FetchSUB_1大部分单片机,其取指和执行过程是顺序进行的.指令流水线的引入允许取指和执行可以同步进行.使得指令可以在一个指令周期内执行.程序分支例外(如GOTO,CALL或直接修改PC)，这需两个指令周期.Tcy0Tcy1Tcy2Tcy3Tcy4PIC单片机架构指令流水线Execute1Fetch31.MOVLW55hFetch1Execute3Fetch2Execute2Fetch42.MOVWFPORTB3.CALLSUB_14.BSFPORTA,BIT313PICmicro®架构指令实例PICMCU指令编码为操作码和参数编码用一个字

5、完成OPCODEk操作码kkkkkkk操作数14精简指令RISCPIC16F877指令集只有35条指令学习、程序设计便利全部采用单字节指令（除4条条件跳转指令外）均为单周期指令“单字节”：专指指令字节15寻址方式寻址方式简单四种寻址方式：立即数寻址、寄存器间接寻址直接寻址、位寻址寻址空间独立程序、数据和堆栈地址空间各自互相独立16代码压缩率高指令的单字节化低功耗CMOS结构监视定时器驱动能力强20~25mA的负载两种串行总线标准I2C和SPI(InterIntegratedCircuit)内部集成电路(SerialPeripheralInterface)串行扩

6、展接口Philips和Motorola公司外围扩展17软硬件支持MPLAB-IDE集成开发环境MPLAB-ICD在线调试器程序存储器版本一次编程（OTP）小批量非定型电可擦/写存储器（EEPROM）反复擦写闪存（Flash）掩膜ROM型芯片大批量定型18PIC16F877单片机结构两大模块内部核心模块、外围功能模块内部核心模块程序存储器Flash数据存储器RAM程序计数器PC地址复用器数据复用器ALUW工作寄存器19STATUSC、DC、Z标志位RP0、RP1数据存储器体选FSR与INDF完成间接寻址复用器信号选择开关IRPRP1RP0TOPDZDCC状态寄存器(

7、STATUS)20上电复位上电延时：72ms起振延时：1024个时钟周期看门狗定时器：监视程序运行状态欠压复位：当电源电压低于4V,单片机保持在复位状态在线调试：对芯片程序直接调试低压编程：允许工作电压VDD作为编程电　　　　压21Flash程序存储器程序计数器RAM数据存储器8级堆栈（13位）指令寄存器138149注意：核心模块各总线的根数RAM地址程序总线数据总线PIC16F877功能框图22PIC16F877的引脚23存储器概述24PIC单片机架构存储器两种类型程序数据(RAM和EEPROM)25MicrochipPIC®M