分析單片機程序的運行過程
單片機中一個程序的運行過程分為取指令,分析指令和執(zhí)行指令幾個步驟。
取指令的任務是:根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出現(xiàn)行指令,送到指令寄存器。
分析指令階段的任務是:將指令寄存器中的指令操作碼取出后進行譯碼,分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù),則尋找操作數(shù)地址。計算機執(zhí)行程序的過程實際上就是逐條指令地重復上述操作過程,直至遇到停機指令可循環(huán)等待指令。一般計算機進行工作時,首先要通過外部設備把程序和數(shù)據(jù)通過輸入接口電路和數(shù)據(jù)總線送入到存儲器,然后逐條取出執(zhí)行。但單片機中的程序一般事先我們都已通過寫入器固化在片內(nèi)或片外程序存儲器中。因而一開機即可執(zhí)行指令。
下面我們將舉個實例來說明指令的執(zhí)行過程:
開機時,程序計算器PC變?yōu)?000H。然后單片機在時序電路作用下自動進入執(zhí)行程序過程。執(zhí)行過程實際上就是取出指令(取出存儲器中事先存放的指令階段)和執(zhí)行指令(分析和執(zhí)行指令)的循環(huán)過程。
例如執(zhí)行指令:MOVA,#0E0H,其機器碼為“74HE0H”,該指令的功能是把操作數(shù)E0H送入累加器,0000H單元中已存放74H,0001H單元中已存放E0H。當單片機開始運行時,首先是進入取指階段,其次序是:
1程序計數(shù)器的內(nèi)容(這時是0000H)送到地址寄存器;
2程序計數(shù)器的內(nèi)容自動加1(變?yōu)?001H);
3地址寄存器的內(nèi)容(0000H)通過內(nèi)部地址總線送到存儲器,以存儲器中地址譯碼電跟,使地址為0000H的單元被選中;
4CPU使讀控制線有效;
5在讀命令控制下被選中存儲器單元的內(nèi)容(此時應為74H)送到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上,因為是取指階段,所以該內(nèi)容通過數(shù)據(jù)總線被送到指令寄存器。
至此,取指階段完成,進入譯碼分析和執(zhí)行指令階段。
由于本次進入指令寄存器中的內(nèi)容是74H(操作碼),以譯碼器譯碼后單片機就會知道該指令是要將一個數(shù)送到A累加器,而該數(shù)是在這個代碼的下一個存儲單元。所以,執(zhí)行該指令還必須把數(shù)據(jù)(E0H)從存儲器中取出送到CPU,即還要在存儲器中取第二個字節(jié)。其過程與取指階段很相似,只是此時PC已為0001H。指令譯碼器結合時序部件,產(chǎn)生74H操作碼的微操作系列,使數(shù)字E0H從0001H單元取出。因為指令是要求把取得的數(shù)送到A累加器,
所以取出的數(shù)字經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線進入A累加器,而不是進入指令寄存器。至此,一條指令的執(zhí)行完畢。單片機中PC=0002H,PC在CPU每次向存儲器取指或取數(shù)時自動加1,單片機又進入下一取指階段。這一過程一直重復下去,直至收到暫停指令或循環(huán)等待指令暫停。CPU就是這樣一條一條地執(zhí)行指令,完成所有規(guī)定的功能。
ROM是只讀存儲器,用于存儲程序代碼;RAM是數(shù)據(jù)存儲器,用于存放單片機運行時的數(shù)據(jù),也就是說RAM中的數(shù)據(jù)掉電(復位)后就會消失,而ROM中的數(shù)據(jù)不會。
中斷最主要的作用是保護現(xiàn)場,計時器用于精確定時和長定時,如果你看不懂,在問我!
中斷是通過硬件來改變CPU的運行方向的。計算機在執(zhí)行程序的過程中,當出現(xiàn)CPU以外的某種情況時,由服務對象向CPU發(fā)出中斷請求信號,要求CPU暫時中斷當前程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的處理程序,待處理程序執(zhí)行完畢后,再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為“中斷”。
“中斷”之后所執(zhí)行的相應的處理程序通常稱之為中斷服務程序或中斷處理子程序。
原來正常運行的程序稱為主程序。
主程序被斷開的位置(或地址)稱為“斷點”。
引起中斷的原因,或能發(fā)出中斷申請的來源,稱為“中斷源”。
中斷源要求服務的請求稱為“中斷請求”(或中斷申請)。
當硬件電路將中斷信號送給cpu時,給主程序設置一個斷點,然后去響應中斷請求,當完成中斷的內(nèi)容后,在返回斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序。
作者:大學生新聞網(wǎng) 來源:大學生新聞網(wǎng)
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