数字电子基础技术应用 10

CPU结构、程序引导等西安交通大学电气工程学院宁改娣1.2CPU结构和程序引导过程CPU是一切基于微处理器的电子设备的核心部件或“大脑”，协调系统和控制。位数、时钟是重要参数！CPU主要包括运算器和控制器两大部分：控制器（CU）主要作用是自动完成取指令和执行指令等任务。每个微处理器都有自己的指令系统，每条指令都有其确定的二进制微代码，控制器读取指令微代码通过指令译码器就可以知道指令的作用，并产生对应的时序信号和动作，CPU顺序执行指令来协调和控制微处理器的各个部件。运算器（ALU）的主要作用是算术运算和逻辑运算。CPU的性能大致反映出广义上的微处理器性能。2026/1/301.2.1CPU的控制器控制器（ControlUnit，CU）为CPU的指挥和控制中心2026/1/30存储器1.2.2CPU的运算器运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件（ArithmeticLogicUnit,ALU）2026/1/30MSP430中的SR累加器CPU中的常用寄存器

（不同MCU寄存器的叫法可能不同，但都有）程序计数器(ProgramCounter，PC)，有些

CPU中将PC用指令指针(InstructionPointer，IP)表示指令寄存器（InstructionRegister，IR）指令译码器（InstructionDecoder，ID）堆栈指针（StackPointer，SP）程序状态字寄存器（ProgramStatusWord,PSW）累加器是ALU使用最为频繁的一个寄存器，记为A或ACC2026/1/30CPU中的常用寄存器（SP）堆栈是处理器内部一个特定的数据存储区域。主要用于保存程序断点地址、主程序现场、重要数据等。按“后进先出或先进后出”方式存储信息（类似生活中的存储桶，最后操作的数据总是在最上面，即栈顶）。堆栈指针SP用来存放堆栈栈顶地址的一个寄存器。当通过指令或者CPU的某些特定操作（执行中断服务或转向子程序）要将数据压入堆栈时，SP会自动加1或减1，不同CPU对SP的调整方式不同。入栈SP加1为地址向上增长型，SP减1为地址向下增长型，栈中原存信息不变，只改变栈顶位置保存数据。多数CPU的SP值用户可以通过指令修改，复位后SP确定。2026/1/30CPU中的常用寄存器（PC）CPU复位后，PC值被复位为处理器器件手册中介绍的值。一般情况下，PC复位后的值是指向存储器地址低端（比如，8051复位后16位的PC初值为0000H）或高端地址（比如，F2812复位后22位的PC寄存器值为3FFFC0H）。多数情况下，PC是专为CPU提供的，执行子程序、跳转指令和中断服务程序等，也都是通过修改PC的值.但MSP430系列MCU可以通过指令寻址PC，即用户可编程PC。学习任何一款微处理器，必须清楚指令指针PC在CPU复位后的初值是什么？若处理器出厂时没有固化引导程序，用户的第一条指令代码就必须从PC初值所指的存贮单元开始存放。若有固化程序，存储地址也是从PC初始值存储。2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及复位任何微处理器出厂后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是确定，上电复位正常，寄存器的值则会被复位为器件手册中给定的值，搞清楚这些寄存器的初始值对于软件设计者非常重要，特别是PC、SP寄存器。目前C语言编程其它寄存器无需关心。实验用MSP430G2553CPU结构以及寄存器初值2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及复位任何微处理器出厂后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是确定，上电复位正常，寄存器的值则会被复位为器件手册中给定的值，搞清楚这些寄存器的初始值对于软件设计者非常重要，特别是PC寄存器。查看第6章相关内容，自学实验用MSP430G2553CPU结构以及寄存器初值2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及复位

本处理器中断向量中写跳转地址！有些是跳转指令代码任何微处理器出厂后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是确定，上电复位正常，寄存器的值则会被复位为器件手册中给定的值，搞清楚这些寄存器的初始值对于软件设计者非常重要，特别是PC寄存器。查看第6章相关内容，自学实验用MSP430G2553CPU结构以及寄存器初值2026/1/30（处处体现出低功耗操作！）1.3CPU工作流程（程序引导过程）CPU的工作过程就是执行程序的过程CPU上电后在程序指针PC的引导下，去程序存贮器中读取用户程序。G2553只有片内Flash，程序串入。随着MCU处理器功能越来越强大，程序引导方式也越来越多。（PC值+引导用I/O引脚状态）比如，8051的复杂的处理器片内都固化了引导加载程序（常称为Bootloader），但无论多复杂，程序的引导都是在PC指引下，然后配合程序引导的I/O引脚电平高低，则可以将程序PC指向期望的用户程序区域。2026/1/308051复位后的PC=0000H，

EA引脚配合程序引导，TIDSP4个程序引导IO引脚，意味着有最多16个地方可以存程序。2026/1/30TMS320F28335存储器配置思考：哈佛结构？I/O端口编址？哈佛结构I/O端口和数据存储器统一编址28335BootROM——RESETBootloder与上电引导程序有关的4个GPIO程序顺序执行或流水线执行CPU采用流水线技术提高程序执行速度2026/1/30课后思考MSP430G2553的PC、SP等寄存器初值多少？用户程序为什么不是从C000H开始存放？？？有仿真器监控程序，复杂！2026/1/30开放实验都可同时开始FPGA硬件平台原理及基于FPGA的ADC、DAC应用控制及翻转课堂设计MSP430实验平台硬件及软件入门的翻转课堂设计及实验演示MSP430的I2C接口控制LCD的翻转课堂设计及实验演示MSP430异步串行通信SCI接口与PC机通信的翻转