汽车单片机原理及应用---第二章 mcu的基本结构

第二讲 MCU的基本结构主要内容包括：1. 内部硬件构成2. 存储器结构3. 寄存器4. 复位NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构PD78F0547D的基本特性指令最短执行时间根据 CPU的操作频率可以在高速 (0.1 s 频率为20MHz) 和超低速 (122 s 频率为 32.768 kHz)之间改变通用寄存器 ： 8 位 32 个寄存器 (8 位 8 个寄存器 4 组 )内置单电源闪存 128KB内部高速 RAM 1KB内部扩展 RAM 6KB通过使用内存容量切换寄存器 (IMS)和内部扩展 RAM 容量切换寄存器 (IXS)， 可以改变内部闪存，内部高速 RAM 和内部扩展 RAM的容量缓冲 RAM： 32 字节 (可用于 CSI 模式的传送，具有自动发送 /接收功能 )自编程 (具有启动交换功能 )片上调试功能 ，主要用于产品开发阶段内置上电复位 (POC)电路和低电压检测电路 (LVI)内置看门狗定时器内置乘法器 /除法器 (16 位 16 位 , 32 位 / 16 位 )内置按键中断功能内置时钟输出 /蜂鸣器输出控制器I/O 端口 ： 71 (漏极开路 : 4)NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构定时器：有 8 通道16位定时 /计数器 : 2 通道8 位定时 /计数器 : 2 通道8 位定时器 : 2 通道时钟定时器 : 1 通道看门狗定时器 : 1 通道串行接口 : 有 5 通道UART (支持 LIN 总线 ): 1通道CSI/UART: 1通道CSI: 1通道自动收发功能的 CSI: 1 通道I2C: 1 通道10 位分辨率 A/D 转换器 (AVREF = 2.3 5.5 V): 8 通道电源电压 : VDD = 1.8 5.5 VNEC微处理器 PD78F0547D的基本结构内部结构框图 1NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构内部结构框图 2NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构内部结构框图 3NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构ANI0 to ANI7: Analog inputAVREF: Analog reference voltageAVSS: Analog groundBUSY0: Serial busy inputBUZ: Buzzer outputEVDD: Power supply for portEVSS: Ground for portEXCLK: External clock input(main system clock)EXCLKS: External clock input(subsystem clock)EXLVI: External potential input for low-voltage detectorEXSCL0: External serial clock inputFLMD0: Flash programming modeINTP0 to INTP7: External interrupt inputKR0 to KR7: Key returnOCD0A, OCD0B,OCD1A, OCD1B: On chip debug input/outputP00 to P06: Port 0P10 to P17: Port 1NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构P20 to P27: Port 2P30 to P33: Port 3P40 to P47: Port 4P50 to P57: Port 5P60 to P67: Port 6P70 to P77: Port 7P120 to P124: Port 12P130: Port 13P140 to P145: Port 14PCL: Programmable clock outputREGC： Regulator capacitanceRESET: ResetRxD0, RxD6: Receive dataSCK10, SCK11, SCKA0: Serial clock input/outputSCL0: Serial clock input/outputSDA0: Serial data input/outputSI10, SI11, SIA0: Serial data inputNEC微处理器 PD78F0547D的基本结构SO10, SO11, SOA0: Serial data outputSSI11: Serial interface chip select inputSTB0: Serial strobeTI000, TI010,TI001, TI011,TI50, TI51: Timer inputTO00, TO01,TO50, TO51,TOH0, TOH1: Timer outputTxD0, TxD6: Transmit dataVDD: Power supplyVSS: GroundX1, X2: Crystal oscillator (main system clock)XT1, XT2: Crystal oscillator (subsystem clock)NEC微处理器 PD78F0547D的基本结构微处理器的寄存器控制寄存器控制程序执行的顺序、状态和堆栈空间。程序计数器（ PC）、 程序状态字 (PSW)和堆栈指针寄存器 (SP)都属于控制寄存器程序计数器是一个 16 位寄存器，用于存放下一条即将要执行的指令的地址。在正常情况下，根据获取的指令字节数，程序计数器 (PC)的值会自动累加。当执行分支指令时，则设置立即数和寄存器内容复位后，将中断向量表中地址为 0000H和 0001H 中的值赋给程序计数器程序状态字（ PSW）是一个 8 位寄存器，由各种标志位组成，通过指令执行对其进行设置或复位。根据中断请求的产生或 PUSH PSW 指令执行，程序状态字的内容自动入栈；执行 RETB,RETI 和 POP PSW指令使程序状态字的值自动恢复复位将程序状态字的内容设置为 02H堆栈指针 SP是一个 16 位的寄存器，用来存放内存堆栈区的起始地址。只有内部高速 RAM 区域才能被设置为堆栈区堆栈是向下增长的。向堆栈存入数据时，堆栈指针 SP 累减，而从堆栈中恢复数据时，堆栈指针累加复位时， SP 的内容不确定，所以在使用堆栈前必须初始化SP 微处理器的寄存器微处理器的寄存器微处理器的寄存器通用寄存器通用寄存器映射到数据存储器的地址空间为 FEE0H-FEFFH。 共有四组，每一组由 8 个 8 位寄存器 (X, A, C, B, E, D, L 和 H)组成每个寄存器可作为一个 8 位寄存器使用，两个成对的 8 位寄存器可作为一个 16 位寄存器 (AX, BC, DE 和 HL)使用。描述通用寄存器可以使用功能名称 (X, A, C, B, E, D, L, H,AX, BC, DE 和 HL)或者绝对名称 (R0 R7， RP0RP3)用于指令执行的寄存器组由 CPU 控制指令 (SEL RBn)来设置微处理器的寄存器特殊功能寄存器 (SFRs)与通用寄存器不同，每个特殊功能寄存器都有特定的功能。从 FF00H 到 FFFFH 总共 256 字节的区域分配给特殊功能寄存器。特殊功能寄存器可以像通用寄存器那样使用操作指令、转移指令以及位操作指令进行操作。根据特殊功能寄存器的类型不同，可操作的位单元可以是1 位、 8 位和 16 位。每种位单元操作的描述如下 ： 1 位操作 ：操作指令的操作数 (sfr.bit)被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义 8 位操作 ： 操作指令的操作数 (sfr)被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义 16 位操作 ：位操作指令的操作数 (sfrp) 被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义。寻址时表示为一个偶地址微处理器的寄存器微处理器的存储器结构78K0/KF2 系列可以访问 64KB 的存储空间。内存容量切换寄存器 (IMS)和所有 78K0/KF2 产品的内部扩展 RAM 容量切换寄存器 (IXS)的初始值固定为 (IMS = CFH, IXS = 0CH)芯片初始化时需要依次设置 IMS 和 IXS 设置内存容量切换寄存器 (IMS)和内部扩展 RAM容量切换寄 存器 (IXS)的值微处理器的存储器结构 PD78F0547D 的微处理器的存储器结构特点当不使用引导交换功能的时 ：设置选项字节区域： 0080H 0084H， 以及片上调试安全 ID 区域： 0085H 008EH当使用引导交换功能的时 ： 设置选项字节 0080H 0084H 和 1080H 1084， 以及片上调试安全 ID区域： 0085H 008EH 和 1085H 108EH根据安全设置可以禁止写入引导簇 0内部程序存储空间内部程序存储空间用于存储程序和表数据，一般通过程序计数器 (PC)来寻址。内部程序存储空间主要分为以下几个区域：向量表区域 ：从 0000H 到 003FH 总共 64 字节作为向量表区域。在向量表中存放的是系统复位后或每个中断请求的产生进行转移的程序的起始地址。在16 位地址中，低 8 位是偶地址，高 8 位是奇地址。是一个散转表，也类似与中断向量表微处理器的存储器结构微处理器的存储器结构CALLT 指令表区域 ： 0040H 至 007FH 共 64 字节的区域，可存放单 字节调用指令 (CALLT)的子程序入口地址选项字节区域 ： 0080H 0084H 和 1080H 1084H 各 5 字节的区域可以用作选项字节区域。不使用引导交换功能时，在 0080H 0084H 设置选项字节；使用引导交换功能时，在 0080H 0084H 和 1080H 1084 设置选项字节 CALLF 指令入口区域 ： 0800H 0FFFH 的区域，是 CALLF 指令的入口区域。用于子程序的直接调用，通过一个 2 字节的调用指令(CALLF)实现 片上调试安全 ID 设置区域 ： 0085H 008EH 和 1085H 108EH 各10 字节区域可用作片上调试安全 ID 设置区域。不使用引导交换功能时，在 0085H 008EH 区域设置片上调试安全 ID； 当使用引导交换功能时，在 0085H 008EH 和 1085H 108EH 区域设置微处理器的存储器结构存储器组对于 78F0547D， 8000H BFFFH 共 16KB 的空间分配给存储器组 0 5。并且通过存储器组选择寄存器 (BANK)进行选择。在操作存储器组时，要注意如下规则：1. 不能在不同的存储器组之间获取指令2. 不能在不同的存储器组之间直接进行转移和访问。必须通过共享区域执行不同存储器组之间的转移或访问操作3. 在共享区域中分配中断服务程序4. 扩展到 7FFFH 8000H 的指令只能在存储器组 0 中执行微处理器的存储器结构存储器组选择寄存器（ BANK） ： 由 8 位存储器操作指令进行设置。复位信号将 BANK 清零 (00H)BANK 寄存器的格式如下：微处理器的存储器结构存储器组之间的数据关联两个存储器组之间的数值不能直接关联，要从一个存储器组访问另一个存储器组，应进行一次转移操作，指向公共区域 (0000H 7FFFH)， 修改那里的 BANK 设置，然后关联一个值微处理器的存储器结构存储器组之间的数据关联 -程序示例存储器组之间的指令转移存储器组之间不能直接转移指令，要在存储器组之间转移指令，应先