立即注册 找回密码

微雪课堂

搜索
微雪课堂 首页 AVR AVR单片机内核剖析 ATmega128 查看内容

ATmega128 内核介绍

2015-5-27 14:00| 发布者: waveshare-admin| 查看: 1398| 评论: 0

摘要: 本节从总体上讨论AVR 内核的结构。CPU 的主要任务是保证程序的正确执行。因此它必 须能够访问存储器,执行运算,控制外设以及处理中断。(点击图片放大)为了得到最大程度的性能以及并行性, AVR 采用了Harvard 结构, ...

本节从总体上讨论AVR 内核的结构。CPU 的主要任务是保证程序的正确执行。因此它必 须能够访问存储器,执行运算,控制外设以及处理中断。

ATmega128 结构方框图
(点击图片放大)

为了得到最大程度的性能以及并行性, AVR 采用了Harvard 结构,具有独立的数据和程 序总线。程序存储器的指令通过一级流水线运行。CPU 在执行一条指令的同时读取下一 条指令( 在本文称为预取)。这个概念实现了指令的单时钟周期运行。程序存储器为可以 在线编程的FLASH。

快速访问寄存器文件包括32个8位通用工作寄存器,而且都可以在一个时钟周期内访问。 从而实现单时钟周期的ALU 操作。在典型的ALU 操作过程中,两个位于寄存器文件中的 操作数同时被访问,然后执行相应的运算,结果再被送回寄存器文件。整个过程仅需要一 个时钟周期。

寄存器文件里有6 个寄存器可以用作3 个16 位的间接地址寄存器指针以寻址数据空间, 实现高效的地址运算。其中一个指针还可以作为程序存储器查询表的地址指针。这些附加 的功能寄存器即为16 位的X、Y、Z 寄存器。

ALU支持寄存器之间以及寄存器和常数之间的算术和逻辑运算。ALU也可以执行单寄存器 操作。运算完成之后状态寄存器的内容将更新以反映操作结果。

程序流程通过有/ 无条件的跳转指令和调用指令来控制,从而直接寻址整个地址空间。大 多数指令长度为16 位,亦即每个程序存储器地址都包含一条16 位或32 位的指令。

程序存储器空间分为两个区:引导程序区和应用程序区。这两个区都有专门的锁定位以实 现读和读/ 写保护。用于写应用程序区的SPM 指令必须位于引导程序区。

在中断和调用子程序时返回地址程序计数器(PC) 保存于堆栈之中。堆栈位于通用数据 SRAM,故此其深度仅受限于SRAM 的大小。在复位例程里用户首先要初始化堆栈指针 SP。这个指针位于I/O 空间,可以进行读写访问。数据SRAM 可以通过5 种不同的寻址模 式进行访问。

AVR 存储器空间为线性的平面结构。

AVR 具有一个灵活的中断模块。控制寄存器位于I/O 空间。状态寄存器里有全局中断使能 位。在程序存储器起始处有一个中断向量表,每一个中断在此都有独立的中断向量。各个 中断的优先级与其在中断向量表的位置有关,中断向量地址越低,优先级越高。

I/O存储器空间包含64 个可以直接寻址的地址。映射到数据空间即为寄存器文件之后的地 址$20 - $5F。此外,ATmega128 在SRAM 里还有扩展的I/O 空间,位于地址$60 - $FF。 但是只能使用ST/STS/STD 和LD/LDS/LDD 指令。

以上资料参考马潮老师的中文手册,由微雪电子整理并发布,转载请注明出处:www.waveshare.net,否则追究相应责任!


132

顶一下

刚表态过的朋友 (132 人)

上一篇:ATmega128 引脚功能下一篇:ATmega128 ALU

最新评论

所有教程
    01ATmega128 简介
    ATmega128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以 及单周
    02ATmega128 引脚功能
    引脚名称引脚功能说明VCC数字电路的电源。GND地。端口A(PA7..PA0)端口A 为8 位双向I/O
    03ATmega128 内核介绍
    本节从总体上讨论AVR 内核的结构。CPU 的主要任务是保证程序的正确执行。因此它必 须
    04ATmega128 ALU
    ATmega128 ALU 与32 个通用工作寄存器直接相连。寄存器与寄存器之间、寄存器与立即数
    05ATmega128 状态寄存器
    状态寄存器包含了最近执行的算术指令的结果信息。这些信息可以用来改变程序流程以 实
    06ATmega128 通用寄存器
    (点击图片放大)寄存器文件针对AVR 增强型 RISC 指令集做了优化。为了获得需要的性能和
    07ATmega128 堆栈指针
    堆栈指针主要用来保存临时数据,局部变量和中断/ 自程序的返回地址。堆栈指针总是指
    08ATmega128 指令执行时序
    这一节介绍指令执行和内存访问时序。AVR CPU 由系统时钟clkCPU 驱动。此时钟由外部 晶
    09ATmega128 复位与中断处理
    AVR有不同的中断源。每个中断和复位在程序空间都有一个独立的中断向量。所有的中断 事
    010ATmega128 Flash程序存储器
    系统内可编程的Flash 程序存储器ATmega128具有128K字节的在线编程Flash。因为所有的AV
    011ATmega128 SRAM数据存储器
    SRAM 数据存储器ATmega128 支持两种不同的SRAM 配置,如Table 1 所示。Figure 9 说明
    012ATmega128 EEPROM数据存储器
    EEPROM 数据存储器ATmega128包含4K字节的EEPROM。它是作为一个独立的数据空间而存在的
    013ATmega128 I/O存储器
    ATmega128 的I/O 空间定义见P 342“ 寄存器概述” 。ATmega128 的所有I/O 和外设都被
    014ATmega128 外部存储器接口
    由于外部存储器接口所提供的特性,此接口非常适合于与存储器器件互连,如外部SRAM和Fl
    015ATmega128 时钟系统及其分布
    时钟系统及其分布Figure 18为AVR的主要时钟系统及其分布。这些时钟并不需要同时工作。
    016ATmega128 时钟源
    时钟源ATmega128 芯片有如下几种通过熔丝位选择的时钟源。时钟输入到AVR 时钟发生器,
    017ATmega128 晶体振荡器
    XTAL1 和XTAL2 分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出,如Figure 19 所示。
    018ATmega128 低频晶体振荡器
    为了使用32.768 kHz 钟表晶体作为器件的时钟源,必须将熔丝位CKSEL 设置为“1001” 以
    019ATmega128 外部RC振荡器
    对于时间不敏感的应用可以使用Figure 20 的外部RC 振荡器。频率可以通过方程f = 1/(3R
    020ATmega128 标定的片内RC振荡器
    标定的片内RC 振荡器提供了固定的1.0、2.0、4.0 或8.0 MHz 的时钟。这些频率都是 5V、
    021ATmega128 外部时钟
    为了从外部时钟源驱动芯片, XTAL1 必须如 Figure 21 所示的进行连接。同时,熔丝位 C
    022ATmega128 定时器/计时器振荡器
    对于拥有定时器/ 振荡器引脚(TOSC1 和TOSC2) 的AVR 微处理器,晶体可以直接与这 两个
    023ATmega128 MCU控制寄存器MCUCR
    MCU 控制寄存器包含了电源管理的控制位。• Bit 5 – SE: 睡眠使能为了使MCU 在执行SL
    024ATmega128 空闲模式
    当SM2..0 为000 时, SLEEP 指令将使MCU 进入空闲模式。在此模式下,CPU 停止运 行,
    025ATmega128 ADC噪声抑制模式
    当SM2..0 为001 时, SLEEP 指令将使MCU 进入噪声抑制模式。在此模式下,CPU 停 止运
    026ATmega128 掉电模式
    当SM2..0 为010 时, SLEEP 指令将使MCU 进入掉电模式。在此模式下,外部晶体停 振,
    027ATmega128 省电模式
    当SM2..0 为011 时, SLEEP 指令将使MCU 进入省电模式。这一模式与掉电模式只有 一点
    028ATmega128 Standby 模式
    当SM2..0 为110 时, SLEEP 指令将使MCU 进入Standby 模式。这一模式与掉电模式唯一的
    029ATmega128 减少功耗的方法
    试图降低AVR 控制系统的功耗时需要考虑几个问题。一般来说,要尽可能利用睡眠模式,
    030ATmega128 复位源
    复位AVR复位时所有的I/O 寄存器都被设置为初始值,程序从复位向量处开始执行。复位向
    031ATmega128 上电复位
    上电复位(POR) 脉冲由片内检测电路产生。检测电平列于Table 19。POR 在VCC低于 检测电
    032ATmega128 外部复位
    外部复位由外加于RESET引脚的低电平产生。当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度 时(
    033ATmega128 掉电检测复位
    ATmega128 具有片内BOD(Brown-out Detection) 电路,通过与固定的触发电平的对比来检
    034ATmega128 看门狗复位
    看门狗定时器溢出时将产生持续时间为1 个CK 周期的复位脉冲。在脉冲的下降沿,延时 定
    035ATmega128 MCU 控制和状态寄存器-MCUCSR
    MCU 控制和状态寄存器提供了有关引起MCU 复位的复位源的信息。在ATmega103 兼容模式下
    036ATmega128 基准电压使能信号和启动时间
    ATmega128 具有片内能隙基准源,用于掉电检测,或者是作为模拟比较器或ADC 的输入。AD
    037ATmega128 看门狗定时器
    看门狗定时器看门狗定时器由独立的1 Mhz 片内振荡器驱动。这是VCC= 5V 时的典型值。请
    038ATmega128 中断向量
    本节说明ATmega128 的中断处理。更一般的AVR 中断处理请参见 P 12“ 复位和中断处理”
内核剖析
    01Atmega16
    深入剖析Atmega16芯片内核
    02Atmega48
    深入剖析Atmega48芯片内核
    03ATmega8
    深入剖析ATmega8芯片内核
    04ATmega128
    深入剖析ATmega128芯片内核
    05ATmega64
    深入剖析ATmega64芯片内核
    06ATmega32
    深入剖析ATmega32芯片内核
    07ATmega168
    深入剖析ATmega168芯片内核
    08ATtiny13
    深入剖析ATtiny13芯片内核
    09ATmega88
    深入剖析ATmega88芯片内核
    010ATtiny2313
    深入剖析ATtiny2313芯片内核
AVR

微雪官网|产品资料|手机版|小黑屋|微雪课堂. ( 粤ICP备05067009号 )

GMT+8, 2019-12-13 16:32 , Processed in 0.019853 second(s), 18 queries .

Powered by Discuz! X3.2 © 2001-2013 Comsenz Inc & Style Design

返回顶部