第節(jié)MSP基本知識

會計學(xué)1第節(jié)MSP基本知識1．以二進制表示數(shù)據(jù)和指令(程序)？2.

“存儲程序”

+“程序控制”

？3.

五大組成部分？輸入設(shè)備控制器輸出設(shè)備

CPU

存儲器運算器ALU計算機的基本組成和工作原理要點馮·諾依曼計算機第1頁/共37頁存儲器I/O接口1輸入/輸出設(shè)備1數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線ABCPU運算器＋控制器＋寄存器微機的基本結(jié)構(gòu)I/O接口n輸入/輸出設(shè)備n獨立芯片或電路第2頁/共37頁存儲器I/O接口1數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線ABCPU運算器＋控制器＋寄存器微控制器（MCU）的基本結(jié)構(gòu)I/O接口n集成芯片存儲容量、速度、功能、功耗、……？？？第3頁/共37頁第4頁/共37頁MSP430的體系結(jié)構(gòu)與特點16-bitRISCCPU；peripherals模塊（外設(shè)，I/O接口）；時鐘模塊；各模塊通過地址總線（MAB）、數(shù)據(jù)總線（MDB）和控制總線（MCB）互連；I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址；27條核心指令，7種尋址方式；CPU中的寄存器均可以進行讀和寫操作；單周期寄存器操作；無需寄存器中介的存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送；內(nèi)含常數(shù)發(fā)生器，可縮短代碼長度；……第5頁/共37頁地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線SR/R2數(shù)據(jù)輸入輸出電路指令譯碼與控制邏輯地址輸出電路R4R5……R15通用寄存器運算器PC/R0ALUMSP430CPU原理圖指令指針寄存器SP/R1堆棧指針寄存器狀態(tài)寄存器MAB16-bitMDB16-bitMCBR2/R3常數(shù)發(fā)生器16-bitRISCarchitecture27條核心指令7種尋址方式16個16位的寄存器第6頁/共37頁R0/PCProgramCounter0R1/SPStackPoint0R2/SR/CG1StatusR3/CG2ConstantGeneratorR4 GeneralPurposeR5 GeneralPurposeR14 GeneralPurposeR15 GeneralPurpose15 0MSP430CPU的寄存器MSP430CPU的編程結(jié)構(gòu)僅從編程的角度看待CPU的組成，主要是指CPU中的寄存器及其使用方法，而不關(guān)心其硬件實現(xiàn)的具體細節(jié)第7頁/共37頁MSP430匯編語言程序：Start:……MOV#100,R6MOV#0,R8MOV#2000H,R7Again:ADD@R7,R8INCR7DECR6JNZagain……因此在匯編語言程序中要頻繁使用寄存器例：右圖的MSP430匯編語言程序使用了R6,R7,R8,SR等寄存器匯編語言直接與CPU中的寄存器打交道使用SR寄存器第8頁/共37頁R0/PCProgramCounter0R1/SPStackPoint0R2/SR/CG1StatusR3/CG2ConstantGeneratorR4 GeneralPurposeR5 GeneralPurposeR15 GeneralPurpose15 0MSP430CPU寄存器取完指令后CPU根據(jù)該指令的字節(jié)數(shù)自動增量PC，因此PC的值指向下一條要執(zhí)行的指令。PC總是指向偶地址（bit0=0）堆棧用于保存子程序的返回地址等重要信息。堆棧按先進后出原則進行操作，堆棧指針SP指向堆棧的棧頂（TOP）。SP總是指向偶地址（bit0=0），并且必須由用戶初始化。狀態(tài)寄存器SR用于指示ALU的運算結(jié)果狀態(tài)以及CPU、時鐘和中斷控制等。SR只能用于寄存器尋址方式的字指令（.W）中。若使用其它的尋址方式，則實際上用的是常數(shù)發(fā)生器CG1，而不是SR。第9頁/共37頁通用寄存器R4~R15通用寄存器可以用作數(shù)據(jù)寄存器（寄存器尋址方式）、地址指針（寄存器間接尋址方式）或變址值（indexvalue，變址尋址方式），而且可以用字指令（.W）或者字節(jié)指令（.B）進行存取操作。字節(jié)指令（.B）存取寄存器操作示意圖：第10頁/共37頁狀態(tài)位（StatusBits）：V(OverflowFlag)

N(NegativeFlag)

Z(ZeroFlag)C(CarryFlag)記錄指令運算結(jié)果的狀態(tài)信息。常作為后續(xù)轉(zhuǎn)移指令的控制條件，又稱為條件碼MSP430CPU的狀態(tài)寄存器——SR/R2方式位（ModeBits）:SCG1SCG0OSCOFFCPUOFF

GIE(GeneralInterruptenable)用于控制時鐘、CPU和中斷第11頁/共37頁常用狀態(tài)標志C和Z的含義及其使用 …… CMPx,y;x-y JCless;若C=1,x<y,轉(zhuǎn)至less處運行

……;否則x>=y運行此指令

……less:……;less處的指令

……C：進位標志(CarryFlag)加法時，若最高位有進位則C＝1，否則C＝0減法時，若最高位有借位則C＝1，否則C＝0例：CMP指令與C標志結(jié)合可判斷兩數(shù)的大?。旱?2頁/共37頁Z：零標志(ZeroFlag)

若運算結(jié)果為0時，則Z＝1，否則Z＝0例：CMP指令與Z標志結(jié)合測試兩個操作數(shù)是否相等： …… CMPx,y;x-y JCless;若C=1,x<y,轉(zhuǎn)less處運行

JZequal;若

Z=1,x=y,轉(zhuǎn)equal處運行

……;否則x>y運行此指令

……less:……equal: ……第13頁/共37頁 …… TSTR5,10000000B;兩個操作數(shù)相“與”

JZzero;若Z=1則R5的D7=0，轉(zhuǎn)zero處運行

……;否則R5的D7=1，運行此指令

……zero:……;zero處的指令

……與TST指令結(jié)合用Z測試某位是0還是1：1xxxxxxxB10000000B10000000B與0xxxxxxxB10000000B00000000B與例：測試R5的D7

是0還是1？Z=0Z=1第14頁/共37頁

10110101被加數(shù)8位

+

10001111加數(shù)8位進位

1

111111

01000100和8位運算器SR運算器被加數(shù)加數(shù)和加法運算對狀態(tài)標志的影響舉例最高位D7位產(chǎn)生進位:C=1相加的結(jié)果為44H,不為0:Z=0結(jié)果為正： N=0結(jié)果有溢出： V=1第15頁/共37頁存儲器與I/O組織I/O與存儲器統(tǒng)一編址，可尋址空間64k字節(jié)存儲器和I/O系統(tǒng)SR/R2指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路指令譯碼器地址寄存器R4R5……R15通用寄存器運算器PC/R0ALU指令指針寄存器SP/R1堆棧指針寄存器狀態(tài)寄存器MABMDBMCB第16頁/共37頁存儲器的構(gòu)成：ROM+RAM存儲器用于存放程序與數(shù)據(jù)MABMDBMCB地址譯碼數(shù)據(jù)緩沖控制電路CPUROM:ReadOnlyMemoryRAM:RandomAccessMemoryFLASHROMRAM變量與堆棧ROM程序和常數(shù)ROM具有掉電保護的功能，即掉電不丟失其中的信息。RAM無掉電保護功能掉電后原有信息將不復(fù)存在I/OSFR64K高低第17頁/共37頁MSP43064k字節(jié)可尋址空間的組織code,datawordorbytetablesdata,code操作指令word:字指令（.W）byte:字節(jié)指令（.B）第18頁/共37頁I/O空間第19頁/共37頁第20頁/共37頁byte可以在奇地址或偶地址word的高字節(jié)只能在奇地址低字節(jié)只能在偶地址數(shù)據(jù)的存儲格式高字節(jié)存儲在高地址低字節(jié)存儲在低地址第21頁/共37頁特殊功能寄存器SFR用于允許/禁止某些外設(shè)的功能、允許/禁止某些外設(shè)的中斷請求、登記某些外設(shè)的中斷標志等。SFR是字節(jié)型的寄存器，因此只能使用字節(jié)型指令（.B）對其進行操作。第22頁/共37頁Peripherals（I/O接口）

16位 8位0100~01FFh 010~0FFhMSP430外設(shè)第23頁/共37頁MSP430的digitalI/O第24頁/共37頁MSP430的WatchdogTimer第25頁/共37頁MSP430的USART0,USART1第26頁/共37頁MSP430的ADC12第27頁/共37頁MSP430的Timer_A3,Timer_B