第二章 EM78系列单片机硬件结构
EM78系列单片机是采用低功耗、高速CMOS工艺制造的8位单片机，本章将以EM78X56（包括EM78156、EM78256、EM78456）为例来讲述EM78系列单片机的内部结构、存贮器、中断、I/O、看门狗、振荡器和电压检测器等特点。 ·采用8位数据总线和13位指令总线独立分离的Harvard结构设计。 ·采用RISC指令集，共有57条单字节指令，其中99%为单周期指令（对程序计数器PC指针 进行写操作除外）。 ·1K～4KX13的程序存贮器（有OTP和掩膜二个版本）。
·14个特殊功能寄存器。
·具有一个结构选择寄存器用于设置振荡器的工作方式等。
·具有五级堆栈令程序嵌套更自由。
·两个双向三态I/O口，12个I/O线，可分别设置为上拉、下拉或集电极开路等。
·具有三个硬件中断和一个软件中断。
·两种工作模式：正常工作模式 2mA/5V
休眠模式 1μA/5V(可由I/O唤醒)
·具有R-OPTION功能，即用电阻的上拉、下拉来选择内部程序的执行。
·一个带8位预置器的8位定时/计数器，一个看门狗定时器（WDT）。
·采用先进的加密方法保证用户代码不被读出。
·工作电压：2.5～5.5V 工作频率DC～36MHZ、工作温度0℃～70℃。
2.2. EM78X56型号分类、命名方法及管脚功能说明
2.2.1. 型号分类(表2.1)：
型 号 | ROM（Bit） | RAM（Byte） | I/O | 最短指令周期 |
EM78156 | 1KX13 | 56 | 12 | 111ns |
EM78256 | 2KX13 | 56 | 12 | 111ns |
EM78456 | 4KX13 | 56 | 12 | 111ns |
| | | | |
2.2.2. 命名方法:
EM 78 P 156 A P
封装形式P-DIP M-SOIC S-SSOP 内置电压检测功能 A-有 B-无 类型名 P：OTP； 没有“P”为MASK版本 单片机系列号 EMC公司字头 |
|
2.2.3. EM78X56管脚功能描述
图2.1 EM78156管脚图(EM78256和EM78456管脚同上)
管脚名称 | I/O | 功 能 | PIC16C54/56 对应管脚名 |
P50～P53 | I/0 | P50～P53为双向I/O口,P50、P51同时为R-Option功能脚，P50～52能通过软件设置为下拉 | RAO～RA3 |
P60～P67 | I/O | P60～P67为双向I/O口，可通过软件设置为上拉或开路输出；另外，P60～63可设为下拉 | RBO～RB7 |
INT0
| I/O | 外部中断输入脚，下降沿触发中断（P60） | 无 |
OSCI | I | XTAL型：晶体振荡器或外部时钟输入脚 R C型 ：RC振荡器输入脚 | OSC1 |
OSCO | I/O | XTAL型：晶体振荡器输出脚或外部时钟输入脚。 RC型：输出一个指令周期的时钟信号 | OSC2 |
RESET | I | 微型光纤光谱仪 施密特触发输入脚，当该脚保持低电平时，单片机复位 | MCLR |
TCC | I | 实时时钟/计数器输入脚，施密特触发，当该脚不用时，必须接地或VCC | RTCC |
VDD | —— | 电源 | VDD |
VSS | —— | 地 | VSS |
| | | |
表2.2 EM78X56管脚功能描述
2.3. EM78内部结构框图
EM78X56在片内集成了一个8位算术运算单元ALU和工作寄存器ACC、1K～4KROM、56个RAM、12个I/O口，8位预置器（Prescaler）及8位计数器（TCC）、振荡器、看门狗、五级堆栈、中断控制器、指令寄存器、译码器和其它一些寄存器等。内部框图如图2.2所示：
EM78系列单片机采用8位数据/控制总线和13位指令总线独立分离的Harvard结构，流水线指令，即当一条指令在执行中，下一条指令已被从ROM取出放在指令寄存器等待执行，如此EM78系列几乎全部为单周期指令，执行速度更快。
EM78系列数据存贮器均可视为寄存器来寻址编程，分工作寄存器和特殊功能寄存器二大类,2.5节将详细讲述寄存器的使用方法。
图2.2 EM78X56内部功能框图
2.4. 程序存储器和堆栈
2.4.1. 程序存储器
EM78X56内部程序存储器和堆栈示意图如下:
图2.3 程序存储器结构框图
PC指针(寄存器R2)和堆栈的位数依照型号EM78156、EM78256、EM78456分别是10位、11位、12位，即寻地空间分别为1K、2K和4K，一个程序页面为1K。页面选择通过设定状态寄存器R3的Bit6（PS1）. Bit5 (PS0)来完成，内容下表(表2.3)所示:
PS1（R3.6） | PSO（R3.5） | 程序页面地址 |
0 | 0 | 0页[000-3FF]EM78X56没有PS1、PS0 |
0 | 1 | 1页[400-7FF]EM78256/456 |
1 | 1 | 2页[800-BFF]EM78256/456 |
1 | 1 | 3页[C00-FFF]EM78456 |
| | |
·对EM78156μPS1、PS0位为通用读/写位
·对EM78256μPS1为通用读/写位
EM78X56可在同一页面内直接跳转(JMP)和调用子程序(CALL)，即JMP时装入目标地址至PC的低10位,CALL时装入目标地址至PC的低10位,且PC+1压栈,调用同1K页面内的任何程序。
在EM78256/EM78456中，当需要跳转或调用不同页面的子程序时，则须在调用前将修改R3的PS0/PS1、PS0，执行JMP或CALL后将状态寄存器R3的PS0/PS1、PS0载入PC的A10/A11、A10。
有一情况需特别注意：对PC（R2）进行直接操作指令如“MOV R2、A”、“ADD R2、A”、“BC R2，0”都将导致PC之第9及第10位（A9、A8）被清零，因此此类情况产生的任何跳转都限定在同一页面的前256个地址（查表指令的使用均在此限制内）
2.4.2. 堆栈
EM78X56有五级堆栈,遵循后入先出的原则实现程序多至五级嵌套调用.通常堆栈使用如下:
当CALL和中断响应时PC+1压栈;
当子程序或中断返回,执行RET、RETL(带参数返回)、RETI(中断返回),将栈顶值(栈1)弹回程序计数器PC、同时将堆栈2的值拷贝到堆栈1，堆栈3的值拷贝到堆栈2，以此类推。
要注意的是RET、RETL、RETI指令并没有改变R3中的PS0～PS1位便返回到原来调用程序的页面,所以当从一次跨页的子程序调用返回时,一定要用指令恢复R3中原先的PS0、PS1值。
2.5. 数据存储器RAM结构
EM78X56的数据存储器分工作寄存器、特殊功能寄存器和一般通用寄存器三大类,如图2.4所示:
2.5.1. 工作寄存器
1.R0间接寻址寄存器
RO并非一个实际工作的寄存器，只作为间接寻址用。任何对RO进行操作的指令，实际上是存取由RAM选择寄存器R4所指定的RAM内容。
2.R1（TCC）
此寄存器为8位定时铁锰结核/计数器，可由程序进行读/写操作。它用于对外加在TCC脚上的脉冲进行计数，或对内部时钟计数。
3.R2（程序计数器PC）和堆栈
·在复位情况下，R2被清零，地址指向OOOH
·对R2进行写操作的指令一定需要二个指令周期，其它有关R2和堆栈的内容§2.4中所述.
图2.4 RAM结构图
4．R3状态寄存器（STATUS）
如下表所示，R3包括ALU运算标志、页面标志、复位状态等
Bit0(C) :进位标志
Bit1(DC):辅助进位标志
Bit2(Z) ：零标志，当一算术或逻辑运算结果为“0”时，则置该位为“1”
Bit3(P) :掉电模式位。当系统上电时或执行“WDTC”指令后，置该位为“1”；当执行“SLEP”指令后，该位被置“0”。
Bit4(T) :超时位，当系统上电或执行“SLEP”和“WDTC”指令时，置位为“1”；当WDT溢出时置位为“0”
Bit5(PSO)页面选择低位
Bit6(PS1)艾虎生页面选择高位
通过P、T位来判断复位产生的原因如表2.4所示:
T P | 复位产生原因 |
O O | WDT溢出唤醒SLEEP |
O *P | 工作模式时WDT溢出 |
1 0 | 脚位变化唤醒SLEEP |
1 1 | 系统上电 |
*P *P | 工作模式复位 |
| |
秦皇岛雾霾影响T/P的事件如下表2.5所示:
文件 | T | P |
WDTC指令 | 1 | 1 |
WDTC溢出 | 0 | *P |
SLEP指令 | 1 | 0 |
脚位变化唤醒 | 1 | 1 |
| | |
差不多先生传读后感 *P：指复位前的值
GP：一般用途的读/写位
5.R4 RAM选择寄存器（RSR）
在间接寻址模式里，Bit0-5用来选择寄存器（地址：00-06、OF-3F）
例如 MOV A，@0x10
MOV R4,A
MOV A, @0x11
MOV R0, A ; R10=11H
其结果是将16进制的“11”值送入由R4指的“10”单元中。
·Bit6～7未使用
·未作间接寻址时，R4可作6位宽度的可读/写通用寄存器.
6. R5～R6（口5～口6）：分别为口5、口6的输入/输出寄存器，EM78将I/O映射为寄存器来操作，R6为8位，R5仅有低4位有效。
7．RF中断状态寄存器
7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
— | — | — | — | — | EXIF | ICIF | TCIF |
| | | | 祥林嫂之死 | | | |
·“1”表明有中断请求，“0”表明没有中断请求
Bit0 (TCIF):TCC 计数器1溢出中断标志位；当TCC计数器1溢出时置“1”，可由软件清零。
Bit1 (ICIF):口6输入变化中断标志位，当口6输入变化时置“1”，可由软件清零。
Bit2 (EXIF):外部中断标志位。当INT脚有下降沿触发时置“1”，可用软件清零。
Bit3～7:未使用
·RF可用软件清零，但不能被置“1”
·IOCF为中断屏蔽寄存器，通过指令读取RF值，此时结果值为RF和IOCF相与的结果
8．R10～R3F
·R10～R3F为48X8位一般通用寄存器。
2.5.2. 特殊功能寄存器
EM78X56的特殊功能寄存器主要包括累加器．控制寄存器和WDT预分频器。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议