一个8位MCU学习（基于PIC16F72X）

Posted 2021-01-04 xm-9466

　　首先，这个8位MCU的指令集是基于PIC16，不过省去了SLEEP。因此，可以使用MPLAB来实现编译，通过软硬件协同测试来进行验证。

　　这是一个基于嵌入式的指令集，相对于传统的取址，译码，执行，访存和写回的五级流水操作，只有取址，译码，执行和写回这四步。它主要的指令格式有三种，分别是针对字节的文件寄存器操作，针对位的文件寄存器操作以及立即数和控制操作,其中，指令一共有35条（包含NOP,CLRWDT,SLEEP）。下图是指令的通用格式：

　　

 

　　大部分指令可以在一个指令周期内完成，除非条件测试指令或指令执行改变PC值，这种情况需要两个指令周期，并且第二个指令是NOP。

　　在自己设计的PIC内核中，主要分为IAU(取址)，IRU(译码)，EU(执行)，STATUS(状态寄存器)以及STK_CTRL(堆栈和读写REG控制)。本内核采用的是八个硬核堆栈，并且将取址译码放在同一级流水，执行写回在第二级流水。在两级流水中，分别有对数据存储器的读写操作，由于可能出现连续两条指令出现，对同一个寄存器出现先写后读的操作，会导致出现数据冒险。因此，对于这种情况，在硬件上设置了旁路，可以直接将执行输出值，送到下一级的操作数上。

　　由于我们的数据存储器是单口RAM，并且由于流水线操作，所以存在在同一时钟周期，对数据存储器进行读写操作。因此，我们将数据存储器的时钟设置为指令执行时钟的2倍，从而避免了结构冒险。最后对于控制冒险，分支跳转指令则是通过插入NOP来实现的。