Xilinx可編程邏輯器件設(shè)計與開發(fā)（基礎(chǔ)篇）連載46：Spartan

Xilinx可編程邏輯器件設(shè)計與開發(fā)（基礎(chǔ)篇）連載46：Spartan12.2.4PicoBlaze中斷我們知道，PicoBlaze微控制器只提供一個中斷輸入口，如果設(shè)計中需要多個中斷，可以在FPGA中用邏輯實現(xiàn)。圖12-4所示為一個簡單的中斷連接圖，當(dāng)有中斷發(fā)生時，觸發(fā)器的2端輸出一個高電平，當(dāng)PicoBlaze響應(yīng)中斷信號INTERRUPT_ACK有效時，觸發(fā)器3端為高電平，其輸出被清零，外部中斷被撤消。圖12-4實現(xiàn)簡單的中斷接下來，我們結(jié)合圖12-5和圖12-6來討論中斷的執(zhí)行過程。圖12-5所示為一段中斷程序例程，程序中首先用ENABLEINTERRUPT指令使能中斷。一旦中斷使能，中斷信號必須持續(xù)至少2個時鐘周期才能確保被PicoBlaze識別。當(dāng)產(chǎn)生中斷事件時，有效的中斷使PicoBlaze在執(zhí)行完畢當(dāng)前正在執(zhí)行的指令（INPUTs1,01）后立即跳轉(zhuǎn)到3FF處繼續(xù)執(zhí)行指令。通常，3FF處是一個跳轉(zhuǎn)指令（JUMPisr），跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序會自動禁止中斷，保存當(dāng)前PC值、ZERO和CARRY標(biāo)志。當(dāng)執(zhí)行完畢中斷服務(wù)程序，退出中斷服務(wù)程序之前，執(zhí)行RETURNI指令，暫存于CALL/RETURN堆棧中的PC值自動裝入PC寄存器中，同時，恢復(fù)ZERO和CARRY標(biāo)志，程序回到進入中斷前的指令處執(zhí)行。圖12-5中斷流程從圖12-6中可以清楚地看到此中斷的執(zhí)行過程。圖12-6中斷時序圖如果應(yīng)用程序不需要中斷，則可以使INTERRUPT連接到低電平，所有1024個指令空間均可以被訪問到。在應(yīng)用PicoBlaze的中斷時，有以下幾點需要注意。

?如果指令空間不是1K，則中斷發(fā)生時，PC會跳轉(zhuǎn)到程序空間的最后一條指令處執(zhí)行。

?當(dāng)程序進入中斷服務(wù)程序時，微控制器會自動禁止所有中斷，當(dāng)退出中斷服務(wù)程序時，用RETURNIENABLE指令使能中斷。

?在對時間要求很嚴(yán)格的設(shè)計中，需要用DISABLEINTERRUPT和ENABLEINTERRUPT配合使用，以避免不必要的中斷，如圖12-5所示的critical_timing子程序。12.2.5PicoBlazeScratchpadRAM──暫存器PicoBlaze微控制器包含64字節(jié)的暫存器，通過STORE和FETCH指令訪問，可以在數(shù)據(jù)寄存器和暫存器之間進行數(shù)據(jù)傳輸。支持直接和間接尋址。暫存器僅被Spartan-3/3E/3A/3AN、Virtex-II、Virtex-IIProFPGA和Virtex-4/5/6支持。復(fù)位不會對暫存器產(chǎn)生影響。一、尋址模式(1)直接尋址。立即數(shù)就是暫存器的地址，如圖12-7所示，寄存器sX直接讀/寫暫存器。(2)間接尋址。暫存器的地址為某個指定的寄存器的值。圖12-8所示代碼的作用是用0填充所有64個暫存器空間。圖12-8間接尋址暫存器二、用暫存器實現(xiàn)查找表這個例子是用暫存器實現(xiàn)一個查找表，將4位2進制輸入轉(zhuǎn)換為等效的16進制字符顯示在7段LED上。這段代碼讀入外部4位開關(guān)量，產(chǎn)生一個2進制結(jié)果0000～1111，把它轉(zhuǎn)換為16進制字符顯示在7段LED上。暫存器中前16個位置存放LED字符表，輸入的開關(guān)量作為暫存器的地址。如圖12-9所示。圖12-9暫存器實現(xiàn)查找表三、用暫存器實現(xiàn)堆棧在PicoBlaze中，雖然有CALL/RETURN程序堆棧，但是沒有數(shù)據(jù)堆