WikiDer > Перечень инструкций PIC

В ПОС Набор инструкций относится к набору инструкций, которые Технология микрочипов PIC или dsPIC микроконтроллер поддерживает. Инструкции обычно программируются в Флэш-память процессора и автоматически выполняется микроконтроллером при запуске.

Чипы PICmicro имеют Гарвардская архитектура, а слова-инструкции имеют необычный размер. Первоначально 12-битные инструкции включали 5 адресных битов для указания операнда памяти и 9-битных пунктов назначения ветвления. В более поздних версиях добавлены биты кода операции, что позволяет использовать дополнительные биты адреса.

В следующих таблицах набора команд номера регистров обозначены как «f», а константы - как «k». Битовые номера (0–7) выбираются буквой «b». Бит «d» выбирает место назначения: 0 указывает W, а 1 указывает, что результат записывается обратно в исходный регистр f. Флаги состояния C и Z могут быть установлены на основе результата; в противном случае они не изменяются. Команды сложения и вычитания (но не вращения), которые устанавливают C, также устанавливают флаг DC (перенос цифр), перенос с бита 3 на бит 4, что полезно для BCD арифметика.

Архитектура

Операнды памяти также называются «регистрами». Большинство из них представляют собой просто универсальное хранилище (ОЗУ), а некоторые места зарезервированы для регистры специальных функций. За исключением одного аккумулятора (называемого W), почти все другие регистры отображаются в памяти, даже регистры, такие как счетчик команд и ALU регистр статуса. (Другими исключениями, которые не отображаются в памяти, являются стек адресов возврата и три государства регистры, используемые для настройки GPIO булавки.)

Набор команд не содержит инструкций условного перехода. Вместо этого он содержит инструкции условного пропуска, из-за которых следующая инструкция игнорируется. Условный переход, за которым следует безусловный переход, выполняет условный переход. Инструкции пропуска проверяют любой бит любого регистра. Регистр состояния ALU - это одна из возможностей.

Операнды памяти указаны абсолютный адрес; местоположение зафиксировано в время компиляции. Для обеспечения косвенной адресации предусмотрена пара регистров специальных функций:

• В выбор файла регистр (FSR) записывается с адресом желаемого операнда памяти, после которого
• В косвенный файл регистр (INDF) становится псевдоним для операнда указал на ФСР.

Этот механизм также позволяет адресовать до 256 байт памяти, даже если набор команд допускает только 5- или 7-битные операнды памяти. Модели с большим количеством регистров (регистры специальных функций плюс ОЗУ), чем помещается в инструкции, предоставляют несколько банков памяти и используют один из двух механизмов для доступа к ним:

1. Большинство базовых базовых устройств и некоторые базовые устройства среднего уровня используют старшие биты регистра выбора файла для выбора текущего банка регистров.
2. Более свежие модели имеют отдельный регистр выбора банка, а MOVLB инструкция по установке.

Процессоры PIC с объемом программы более 256 слов используют выгружаемую память. Внутренний программный счетчик и стек возврата имеют такую ​​ширину, которая необходима для адресации всей памяти, но только 8 младших битов видны программному обеспечению в PCL («Низкий уровень ПК») регистр. Есть дополнительная PCLATH ("PC latch high") регистр, который изменяется только программно. Любая операция, в которой не указан полный адрес назначения (например, 9-битный ИДТИ К или 8-битная запись в регистр PC) заполняет дополнительные старшие биты из соответствующей части PCLATH. (Некоторые процессоры PIC18 расширяют это значение за пределы 16 бит с регистром PCLATU для передачи битов 16–23.)

Базовые основные устройства (12 бит)

*: Расширенная инструкция, недоступна на большинстве 12-битных PIC. Большинство моделей с расширенным ОЗУ (например, 16C5x, 16F5x) расширяют адресное пространство регистров, используя старшие биты FSR. Некоторые (например, PIC12F529T39A) имеют отдельный регистр выбора банка, который можно установить с помощью этой инструкции.
†: Расширенная инструкция, доступна только для PIC с «улучшенным базовым уровнем». Только очень немногие модели (16F527, 16F570, MCV20A) с поддержкой прерываний (и 4-уровневый стек) включают эти инструкции. Все такие модели также включают MOVLB.

Клоны ELAN Microelectronics (13 бит)

ELAN Microelectronics Corp. создать серию микроконтроллеров, подобных PICmicro, с 13-битным командным словом.^[2] Инструкции в основном совместимы с 14-битным набором команд среднего уровня, но ограничены 6-битным адресом регистра (16 специальных регистров и 48 байтов ОЗУ) и 10-битным (1024 слова) пространством программы.

10-битный программный счетчик доступен как R2. Читает доступ только к младшим битам, а записывает очищает старшие биты. Исключением является инструкция TBL, которая изменяет младший байт, сохраняя биты 8 и 9.

7 команд немедленного накопления перенумерованы относительно 14-битного PICmicro, чтобы уместиться в 3 бита кода операции, а не в 4, но все они есть, а также дополнительная инструкция программного прерывания.

Есть несколько дополнительных различных инструкций, и есть некоторые изменения в терминологии (регистр PICmicro OPTION называется регистром CONTrol; регистры PICmicro TRIS 1–3 называются регистрами управления вводом-выводом 5–7), но эквиваленты очевидный.

*: Тот же код операции, что и для 12-битного PIC
†: инструкция, уникальная для набора инструкций EM78 без эквивалента PIC

Некоторые модели поддерживают несколько банков ПЗУ или ОЗУ, как и другие микроконтроллеры PIC.

Существует также 15-битный вариант набора команд, который почти идентичен, за исключением того, что номера регистров увеличены до 8 бит, а адреса вызова и перехода увеличены до 12 бит. Прочие отличия:^[7]

• Инструкции CONTW, IOW, CONTR, IOR и INT удаляются,
• Операции с 8-битным литералом имеют два 0 бита, добавленные как биты 8 и 9,
• Расширения с 4-битным литералом имеют два нулевых бита, добавленных как биты 4 и 5, и
• Инструкции PAGE и BANK переименовываются в SBANK и GBANK и выполняют переключение банка в регистрах специальных функций и ОЗУ общего назначения, соответственно.

Набор 15-битных инструкций второго поколения включает несколько дополнительных инструкций:

*: Тот же код операции, что и 13-битный EM78
†: только на EM89F768N; операнды и результаты в специальных регистрах
‡: Только на EM88F794N, MTF213 и MTF351

Базовые устройства среднего уровня (14 бит)

Эти устройства имеют 14-битную кодовую память и улучшенный 8-уровневый стек вызовов. Набор команд очень мало отличается от базовых устройств, но 2 дополнительных бита кода операции позволяют напрямую адресовать 128 регистров и 2048 слов кода. Есть несколько дополнительных различных инструкций и две дополнительные 8-битные буквальные инструкции сложения и вычитания. Ядро среднего уровня доступно в большинстве устройств с маркировкой PIC12 и PIC16.

Усовершенствованные базовые устройства среднего уровня (14 бит)

Усовершенствованные базовые устройства среднего уровня включают более глубокий аппаратный стек, дополнительные методы сброса, 14 дополнительных инструкций и Язык программирования C оптимизации.^[10] Особенно. есть два Регистры INDF (INDF0 и INDF1), и два соответствующих FSR регистровые пары (FSRпL и FSRпЧАС). Особые инструкции по применению FSRп регистры, такие как регистры адресов, с различными режимы адресации.

Клоны Holtek (14 или 16 бит)

Холтек создавать многочисленные 8-битные микроконтроллеры с 14-битным командным словом, эквивалентным (не расширенному) ядру среднего уровня. Все кодировки команд умещаются в 14 бит и обеспечивают 7-битные адреса операндов, но модели с 4K или 8K слов программного ПЗУ предоставляют 15- или 16-битное ПЗУ и расширяют базовый 11-битный адрес назначения, используя биты 14-15 инструкция как биты 11–12 адреса. Некоторые модели расширяют 7-битные адреса ОЗУ, используя бит 14 инструкции как бит 7 адреса операнда.

Формат команд идентичен формату Microchip, но коды операций назначаются в другом порядке, а производитель использует другую мнемонику команд. Аккумулятор называется ACC, а не W, и место назначения указывается суффиксом мнемоники инструкции, а не операндом.

Помимо назначения кода операции, есть семантические различия в нескольких инструкциях:

• Команды вычитания вычитают операнд из аккумулятора, а команды вычитания Microchip делают обратное. (Это делает команду немедленного вычитания излишней, так как это эквивалентно сложению отрицательного числа.)
• Инструкции перехода к аккумулятору и очистки не изменяют никаких флагов.

В репертуар 14-битного PICmicro добавлено несколько операций:

• Поверните на один бит влево и вправо без нести,
• Установить операнд на все единицы,
• Пропустить, если операнд равен нулю (без предварительного увеличения или уменьшения),
• Сложить и вычесть с переносом,
• Десятичная корректировка после сложения, для двоично-десятичный код арифметика и
• Чтение из ПЗУ программы для поиска в таблице. Он использует регистры TBHP и TBLP в качестве 16-битного указателя, выбирает слово и сохраняет младший байт в указанном месте. Старшие 6–8 битов выбранного слова хранятся в регистре TBLH. Вторая форма использует только TBLP и читает с самой высокой 256-байтовой страницы в ПЗУ.
• Большинство моделей поддерживают вторую инструкцию для сброса сторожевого таймера, которая должна чередоваться с первой; повторения одной инструкции игнорируются. Это позволяет запускать две независимые программы сторожевого таймера, и отказ любой из них запускает сторожевой таймер.
• Holtek предоставляет два регистра косвенной адресации, например, улучшенный 14-битный PIC. Некоторые модели (например, HT66F70A) имеют три.

Микроконтроллеры Padauk (13, 14, 15 или 16 бит)

Padauk Technology Co., Ltd. сделать серию PIC-подобных микроконтроллеров, отличающихся чрезвычайно низкой стоимостью, начиная с 0,033 доллара США в количестве,^[12] многие модели стоят меньше 0,10 доллара США.^[13]

Хотя очевидно, что это происходит из PIC, есть некоторые существенные различия:

• Они не используют механизм FSR / INDF для выполнения косвенного доступа к памяти, вместо этого имеют инструкции косвенной загрузки и сохранения, которые используют произвольное расположение ОЗУ в качестве указателя;
• они используют стек вызовов на основе RAM с регистром указателя стека;
• то нести флаг использует соглашение о «битах заимствования» для вычитания, а не соглашение о «битах переноса», используемое Microchip;
• они также включают подписанный флаг переполнения, который, как и перенос цифр, устанавливается командами сложения, вычитания и сравнения (каждая инструкция, которая устанавливает флаг переноса Кроме для смены инструкций);
• у них есть отдельные адресные пространства ОЗУ и регистров ввода / вывода (64 и 32 байта соответственно в 13-битном наборе команд);
• битовые операции ограничены пространством ввода-вывода и первыми 16 адресами RAM;
• однооперандные инструкции с источником памяти и назначением аккумулятора опускаются;
• предоставляются однооперандные инструкции с источником и получателем аккумулятора;
• операции вычитания вычисляют назначение - источник, обменивая входные операнды в зависимости от назначения;
• они работают быстрее, требуя 1 цикла для большинства инструкций и 2 цикла для передачи управления; и
• некоторые модели поддерживают временная многопоточность, имеющий несколько контекстов выполнения, выполнение которых чередуется.

Наборы 14-, 15- и 16-битных инструкций в основном отличаются наличием более широких полей адреса, хотя некоторые изменения кодировки сделаны, чтобы позволить несколько дополнительных инструкций (например, CNEQSN, который выполняет сравнение и пропускает, если нет равный.)

Высокопроизводительные базовые устройства PIC18 (16 бит)

В 2000 году Microchip представила архитектуру PIC18.[2] В отличие от 17-й серии, она оказалась очень популярной, в настоящее время в производстве находится большое количество вариантов устройств. В отличие от более ранних устройств, которые чаще всего программировались на ассемблере, C стал преобладающим языком разработки.^[19]

PIC18 имеет 12-битное адресное пространство RAM, разделенное на 16 страниц по 256 байтов. 8-битный ж поле определяет адрес в сочетании с а бит и 4-битный регистр выбора банка (BSR). Если а= 0, BSR игнорируется и ж поле расширяется знаком до диапазона 0x000–0x07F (глобальная RAM) или 0xF80–0xFFF (регистры специальных функций). Если а= 1, ж поле расширяется BSR для генерации 12-битного адреса.

PIC18 расширяет FSR/INDF Механизм, используемый в предыдущих процессорах PICmicro для косвенной адресации двумя способами:

Во-первых, он обеспечивает три регистры выбора файла. В FSRп регистры имеют длину 12 бит (каждый разделен на две 8-битные части FSR0L через FSR2H) и доступ к соответствующему INDFп регистр (INDF0 через INDF2) действует как псевдоним для адресуемого байта.

Во-вторых, это режимы адресации. Для каждого из трех не только один INDFп регистр, но пять, а используемый определяет режим адресации:

• INDFп: Доступ к байту в местоположении FSRп
• ПОСТДЕКп: Доступ к байту в FSRп, затем уменьшаем FSRп
• POSTINCп: Доступ к байту в FSRп, затем увеличить FSRп
• PREINCп: Приращение FSRп, затем получить доступ к байту с увеличенным FSRп
• PLUSWп: Доступ к байту в FSRп + W (индексированная адресация).

Также есть инструкции для прямой загрузки пары FSR с 12-битным адресом и MOVFF инструкция, которая перемещает байт между двумя 12-битными адресами.