第2章 PSoC3 CPU子系统分解ppt课件.ppt

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1、第2章PSoC3CPU子系统何宾2011.12本章内容本章详细介绍了PSoC3的8051CPU子系统的结构原理。本章的内容主要包括：PSoC3CPU内核功能单元PSoC3存储器结构和地址空间DMA和PHUB结构及功能中断控制器结构及功能PSoC3CPU内核功能单元PSoC38051CPU核是高性能、运行速度经过优化的8位中央处理单元（CentralProcessingUnit，CPU）。它100%兼容工业标准的8051CPU。8051CPU外围包括：内部数据RAM外部数据空间特殊功能寄存器（SpecialFunctionRegister

2、，SFR）输入/输出（SFR-I/O）接口CPU时钟分频器PSoC3CPU内核功能单元PSoC3CPU内核功能单元8051CPU的特性主要包括：采用流水线RISC结构，其执行速度比工业标准8051快十几倍；与工业标准8051指令集100%兼容；大多数指令使用1个或2个时钟周期执行；256个字节的内部数据RAM；使用双DPTR扩展标准8051结构；24位外部数据空间，使能访问片上存储器和寄存器和片外存储器;新的中断接口，使能直接中断向量。新特殊功能寄存器使能：快速访问PSoC3I/O端口；控制CPU时钟频率；PSoC3CPU内核功能单元任

3、何一个中央处理单元CPU都包含有控制器和运算器两部分。下面将分别介绍PSoC3内的控制器和运算器的功能。PSoC3CPU内核功能单元--控制器控制器是CPU中最重要的功能部件之一。其作用是控制CPU内的各个组成部件协调的工作，保证CPU的正常运行。比如，控制器根据指令要求发出正确的控制信号，实现加法运算。PSoC3CPU内核功能单元--控制器(程序计数器)程序计数器（ProgramCounter，PC）是CPU中最基本的控制部分。PC总是指向下一条所要执行的指令的地址空间。从指令执行的顺序可分成：顺序执行和非顺序执行。顺序执行是指机器指

4、令按其书写顺序执行，即PC+1->PC。非顺序执行是指当程序的执行过程中遇到程序调用指令或跳转指令时，程序的执行顺序并不是按照PC+1->PC来执行程序，而是将跳转指令或程序调用指令所指向的新指令所在的新目标地址赋给PC，新地址->PC。PSoC3CPU内核功能单元--控制器(指令通道)指令通道包含取指单元、译码单元、执行指令单元。PSoC3指令通道采用了流水线结构。如图2.2所示，给出了实现3条指令执行的流水线结构原理。取指1译码1执行指令1取指2译码2执行指令2取指3译码3执行指令时间指令序列PSoC3CPU内核功能单元--控制器(

5、指令通道)取指单元根据PC指向的存放指令的存储空间，把指令放入取指单元中。在PSoC中，指令存放在Flash存储空间中。译码单元将取出的指令，根据操作码进行翻译，将其转换成可以直接控制CPU功能部件的微指令。微指令是用于实现指令所需执行的逻辑操作行为，所需要的一系列的控制信号序列。执行指令单元当译码实现后，根据微指令产生逻辑行为序列来控制运算器部件，完成指令需要的实现的逻辑操作。PSoC3CPU内核功能单元--控制器(双数据指针)双数据指针（Dualdatapointer，DPTR）用于加速数据块的复制。两个数据指针DPTR0和DPTR

6、1占用特殊功能寄存器的4个地址空间。由SEL位（0x86.0）选择DPTR。SEL=0，选择DPTR0（选择0x83:0x82），其中：0x83为16位DPTR0的高寄存器DPH0；0x82为16位DPTR0的低寄存器DPL0；SEL=1，选择DPTR1（选择0x85:0x84），其中：0x85为16位DPTR1的高寄存器DPH1；0x84为16位DPTR1的低寄存器DPL1；注意：0x86地址所在的数据指针选择（DataPointerSelect，DPS）寄存器只有一位有效，即SEL位，该位位于寄存器的最低有效位LSB上。PSoC3C

7、PU内核功能单元--控制器(24位数据指针)扩展的数据指针DPX0、DPX1、MXAX和P2AX包含在访问外部数据存储器空间时的存储器地址的最高有效部分。当复位后，这些寄存器的值为0x00。PSoC3CPU内核功能单元--控制器(24位数据指针)1．DPX0在使用MOVX指令和DPTR0寄存器时，地址的最高部分XRAMADDR[23:16]总是等于数据指针0扩展寄存器（DataPointer0eXtended，DPX0）的内容。DPX0寄存器位于SFR空间的0x93地址上。2．DPX1在使用MOVX指令和DPTR1寄存器时，地址的最高部

8、分XRAMADDR[23:16]总是等于数据指针1扩展寄存器（DataPointer1eXtended，DPX1）的内容。DPX1寄存器位于SFR空间的0x95地址上。PSoC3CPU内核功能单元--控制器