SinoWealth 4-bit单片机基本介绍 1.1 Sino Wealth 4-bit单片机产品概述与分类 4-bit 单片机产品线是中颖公司(SinoWealth)众多产品线之一.其所有产 品均基于中颖公司自有的 4-bit CPU IP(CPU60)发展起来的,产品系列齐全,应 用场合广泛. 1.1.1 CPU的特点 每类 MCU 产品的应用场合都有所不同,对CPU 的一些特性要求也有所差异. 对应这些差异,CPU60 分为 CPU6610C,CPU6610D,CPU6610E 三种.其主要区别 是在电路动静态结构和堆栈层数上. CPU6610C:动态电路结构,堆栈的层数为 4 层. CPU6610D:全静态电路结构,堆栈的层数为 8 层. CPU6610E:全静态电路结构,堆栈的层数为 8 层. 每颗产品采用的 CPU 类型在产品的数据手册的首页均有标明. 1.1.2 内存架构 SinoWealth 4-bit 单片机内存架构采用的是适合单片机应用的哈佛结构. 哈佛结构是一种将程序内存和数据存储器在物理空间上完全独立, 读取指令和存 储数据的总线完全分开的一种内存架构.中央处理器(CPU)首先到程序记忆体中 读取指令,进行译码,得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据并进行 下一步的操作.程序内存和数据存储器地址和总线完全分开,可以使指令和数据 有不同的数据宽度.同时由于读取指令和存取操作数可以同时进行(流水线作 业) ,所以哈佛结构的处理器通常具有较高的执行效率. 1.1.3 内核设计的Pipeline流水线结构 SinoWealth 4-bit 单片机在内核设计方面是采用 Pipeline 流水线结构.程 序指令的执行过程如下图 1-1-1: OSC Clock System Clock Fetch Cycle Excute Cycle Fetch N Decode N 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Fetch N+1 Decode N+1 Excute N-1 Excute N 图1-1-1 系统指令执行示意图 系统执行过程大致可分为读指令、指令译码、指令执行等几个阶段.一个 CPU 的系统周期包含 4 个机器周期. 在一个系统周期的第 1 到第 5 个机器时钟周期期间读第 N 条指令,在第 6 到第 8 个机器时钟周期内执行第 N 条指令的译码动作, 同时在整个系统周期内执 行第 N-1 条指令(上一条指令) ,如此循坏,在第二个系统周期内读入/译码第 N+1 条指令并执行第 N 条指令… 1.1.4 RISC结构的指令系统 SinoWealth 4 bit 单片机采用的是 RISC(精简指令集)结构的指令集. 任何指令均在一个系统时钟周期内完成. 程序区任意位置取出的指令都是一 条完整的指令, 这些特点对于对实时性和抗干扰性要求都很高的 MCU 应用场合是 很重要的. 1.1.5 SinoWealth 4-bit单片机产品分类 按照资源特性可分为: ? I/O 类(SH6x(P)2x 和SH6x(P)3x 系列),如SH69P25,SH67P33C 等; ? LCD 类(SH6x(P)5x 系列),如SH69P56,SH66P51 等; ? ADC 类(如SH6x(P)4x 系列),如SH69P42,SH69P48 等; ? PWM 类,如SH69P42 等?…按照工作电压应用范围可分为: ? 低压类, 如SH6xLxx 系列,适合 1.5V 单节电池或太阳能电池等应用场合; ? 单电压+3.0V/+5.0V 类; ? 宽电压应用范围类; ? … 按照 ROM 类型可分为: ? MASK ROM 类(掩膜); ? OTP(one time programming)类; 按照抗干扰等级可分为: ? SH65/66 系列,适合对系统抗干扰能力要求较低的应用场合; ? SH67 系列,适合对系统抗干扰能力要求较高的应用场合; ? SH69 系列,适合工业规格,对系统抗干扰能力要求极高的应用场合,如 家电应用场合; SinoWealth 4-bit 单片机系列产品较多,但由于其所有产品是基于同一颗 CPU,同一个开发环境(IDE),同一套 RISC 指令集,系统架构简单明了,开发工 具接口友好,资源配置丰富,所以在各个应用场合,从低端到高端,都有 SHxxxx 系列 MCU 的身影. 1.2 SinoWealth 4-bit单片机产品基本特性 4-bit单片机所有产品的基本架构都是以 CPU60为核心, 配置必需的 ROM/RAM 模块,时钟产生电路,复位电路和依据特定的应用场合而配置的外围功能模块而 组成,如图 1-2-1. OSCI ROM TEST RAM Timer BaseTimer Oscillator OSCO OSCXI OSCXO Port PORT CPU LCD driver /RESET VDD VSS WDT ADC 图1-2-1 MCU 系统框图 1.2.1 CPU CPU 包含以下功能模块:程序计数器,算术逻辑单元 (ALU),进位标志,累 加器,查表寄存器,数据指针 (INX,DPH,DPM,和DPL)和堆栈. 程序计数器(PC) SinoWealth 4-bit 单片机内部有 12 根数据线,组成 12 位的程序计数器— —PC, 程序计数器由页寄存器 (PC11)和循环进位计数器 (PC10, PC9, PC8, PC7, PC6,PC5,PC4,PC3,PC2,PC1,PC0)组成. 通常每执行一条指令程序计数器的值加一,但在下列情况下除外: (1) 当执行一条跳转指令时 (例如 JMP,BA0,BNC); (2) 当执行子程序调用指令时 (CALL); (3) 当发生中断时; (4) 当芯片处于 INITIAL RESET 模式时; 当以上四种情况之一发生时程序计数器中装入相应的指令地址. ALU和CY ALU 执行算术和逻辑操作.ALU 有以下功能: 二进制加法/减法 (ADC,SBC,ADD,SUB,ADI,SBI) 加法/减法的十进制调整 (DAA,DAS) 逻辑操作 (AND,EOR,OR,ANDIM,EORIM,ORIM) 判断 (BA0,BA1,BA2,BA3,BAZ,BNZ,BC,BNC) 逻辑移位元 (SHR) 进位标志 (CY) 保存了算术操作后 ALU 的溢出状态. 在中断服务或子程序调用过 程中, 进位标志被压入堆栈, 并遇 RTNI 指令后返回. RTNW 指令不影响进位标志. 累加器A 累加器 A 是一个四位寄存器,其中保存了算术逻辑单元的运算结果.它和 ALU 一起,能完成与系统寄存器,LCD RAM,或数据存储器之间的数据传送. 堆栈(Stack) 该组寄存器能在每次调用子程序或中断时按次序保存 CY 和PC (11-0) 的值.基于 SH6610C 的芯片堆栈结构为 13 位*4 层,基于 SH6610D 和SH6610E 的 芯片堆栈结构为 13 位*8 层.最高位为 CY 保留.所以 SH6xxx 系列单片机最多 允许有 4 层或 8 层子程序调用和中断.当遇到返回指令 (RTNI/RTNW) 时,堆栈 中的数据将按顺序返回至 PC 中.堆栈中的数据是按照先进后出的方式处理.堆 栈如果溢出,程序的执行将出现异常,此时堆栈最底部的数据将溢出,PC 值将 被清零,程序被复位. 1.2.2 ROM/RAM SH6xxx 的ROM 字长为 16 位. SH6xxx 的程序内存最大寻址范围为 32K X 16 位,地址由$0000 到$7FFF. SH6xxx 所有产品均内部集成了寄存器(Register)和SRAM,依据产品定位和 应用场合不同,集成的 Register 和SRAM 数目都有所差异. 关于 ROM/RAM 的详细说明请参阅"3.2 ROM/RAM"章节. 1.2.3 中断 SH6xxx 中断服务程序的起始向量地址如表 1-2-1. 地址 说明 $000 上电复位/按键复位/低电压检测复位程序入口 地址 $001 中断入口地址 1 $002 中断入口地址 2 $003 中断入口地址 3 $004 中断入口地址 4 表1-2-1 中断服务程序的起始向量表 具体产品间中断向量的差异主要体现在: a) SH6xxx 所有产品最多提供 4 个中断入口; b) 由于每颗产品的应用定位不同,所以具体到每一颗的中断入口的具体数量有 所差异; c) 具体产品的中断入口的具体定义会有所差异; d) 中断入口向量数目不等同于中断源的数目; 关于中断的详细说明请参阅"3.4 中断系统(Interrupt)"章节. 1.2.4 省电待机模式(HALT和STOP ) SH6xxx 所有的产品均提供两种省电模式,待机模式 1(HALT)和待机模式 2 (STOP).这两种模式的作用是使系统的功耗降低,并维持系统运行,以达到省电 的目的.省电模式的进入是通过操作 HALT 指令和 STOP 指令来完成. 系统执行 HALT 指令后,MCU 将进入待机模式 1(HALT).在HALT 模式下, CPU 将停止工作.但是其周边电路(Timer,时基定时器,DAC, AGC, ADC,…) 将继续工作.在执行 STOP 指令后,MCU 将进入待机模式 2(STOP) .在STOP 模式 下,除了看门狗定时器电路外,整个芯片(包括振荡器)将停止工作.较之 HALT 模式,STOP 更为省电. 在HALT 模式下,发生任何中断,MCU 将被唤醒,并退出 HALT 模式.在STOP 模式下,只有发生端口中断时,MCU 才能被唤醒,并退出 STOP 模式. 当系统从 HALT/STOP 模式唤醒退出时, 首先执行相关中断服务子程序. 然后 才会执行 HALT/STOP 指令后的下一条指令.
下载该文档
文档格式：PDF
更新时间：2014-09-09
下载次数：0
点击次数：1
SinoWealth 4-bit单片机基本介绍 1.1 Sino Wealth 4-bit单片机产品概述与分类 4-bit 单片机产品线是中颖公司(SinoWealth)众多产品线之一.其所有产 品均基于中颖公司自有的 4-bit CPU IP(CPU60)发展起来的,产品系列齐全,应 用场合广泛. 1.1.1 CPU的特点 每类 MCU 产品的应用场合都有所不同,对CPU 的一些特性要求也有所差异. 对应这些差异,CPU60 分为 CPU6610C,CPU6610D,CPU6610E 三种.其主要区别 是在电路动静态结构和堆栈层数上. CPU6610C:动态电路结构,堆栈的层数为 4 层. CPU6610D:全静态电路结构,堆栈的层数为 8 层. CPU6610E:全静态电路结构,堆栈的层数为 8 层. 每颗产品采用的 CPU 类型在产品的数据手册的首页均有标明. 1.1.2 内存架构 SinoWealth 4-bit 单片机内存架构采用的是适合单片机应用的哈佛结构. 哈佛结构是一种将程序内存和数据存储器在物理空间上完全独立, 读取指令和存 储数据的总线完全分开的一种内存架构.中央处理器(CPU)首先到程序记忆体中 读取指令,进行译码,得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据并进行 下一步的操作.程序内存和数据存储器地址和总线完全分开,可以使指令和数据 有不同的数据宽度.同时由于读取指令和存取操作数可以同时进行(流水线作 业) ,所以哈佛结构的处理器通常具有较高的执行效率. 1.1.3 内核设计的Pipeline流水线结构 SinoWealth 4-bit 单片机在内核设计方面是采用 Pipeline 流水线结构.程 序指令的执行过程如下图 1-1-1: OSC Clock System Clock Fetch Cycle Excute Cycle Fetch N Decode N 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Fetch N+1 Decode N+1 Excute N-1 Excute N 图1-1-1 系统指令执行示意图 系统执行过程大致可分为读指令、指令译码、指令执行等几个阶段.一个 CPU 的系统周期包含 4 个机器周期. 在一个系统周期的第 1 到第 5 个机器时钟周期期间读第 N 条指令,在第 6 到第 8 个机器时钟周期内执行第 N 条指令的译码动作, 同时在整个系统周期内执 行第 N-1 条指令(上一条指令) ,如此循坏,在第二个系统周期内读入/译码第 N+1 条指令并执行第 N 条指令… 1.1.4 RISC结构的指令系统 SinoWealth 4 bit 单片机采用的是 RISC(精简指令集)结构的指令集. 任何指令均在一个系统时钟周期内完成. 程序区任意位置取出的指令都是一 条完整的指令, 这些特点对于对实时性和抗干扰性要求都很高的 MCU 应用场合是 很重要的. 1.1.5 SinoWealth 4-bit单片机产品分类 按照资源特性可分为: ? I/O 类(SH6x(P)2x 和SH6x(P)3x 系列),如SH69P25,SH67P33C 等; ? LCD 类(SH6x(P)5x 系列),如SH69P56,SH66P51 等; ? ADC 类(如SH6x(P)4x 系列),如SH69P42,SH69P48 等; ? PWM 类,如SH69P42 等?…按照工作电压应用范围可分为: ? 低压类, 如SH6xLxx 系列,适合 1.5V 单节电池或太阳能电池等应用场合; ? 单电压+3.0V/+5.0V 类; ? 宽电压应用范围类; ? … 按照 ROM 类型可分为: ? MASK ROM 类(掩膜); ? OTP(one time programming)类; 按照抗干扰等级可分为: ? SH65/66 系列,适合对系统抗干扰能力要求较低的应用场合; ? SH67 系列,适合对系统抗干扰能力要求较高的应用场合; ? SH69 系列,适合工业规格,对系统抗干扰能力要求极高的应用场合,如 家电应用场合; SinoWealth 4-bit 单片机系列产品较多,但由于其所有产品是基于同一颗 CPU,同一个开发环境(IDE),同一套 RISC 指令集,系统架构简单明了,开发工 具接口友好,资源配置丰富,所以在各个应用场合,从低端到高端,都有 SHxxxx 系列 MCU 的身影. 1.2 SinoWealth 4-bit单片机产品基本特性 4-bit单片机所有产品的基本架构都是以 CPU60为核心, 配置必需的 ROM/RAM 模块,时钟产生电路,复位电路和依据特定的应用场合而配置的外围功能模块而 组成,如图 1-2-1. OSCI ROM TEST RAM Timer BaseTimer Oscillator OSCO OSCXI OSCXO Port PORT CPU LCD driver /RESET VDD VSS WDT ADC 图1-2-1 MCU 系统框图 1.2.1 CPU CPU 包含以下功能模块:程序计数器,算术逻辑单元 (ALU),进位标志,累 加器,查表寄存器,数据指针 (INX,DPH,DPM,和DPL)和堆栈. 程序计数器(PC) SinoWealth 4-bit 单片机内部有 12 根数据线,组成 12 位的程序计数器— —PC, 程序计数器由页寄存器 (PC11)和循环进位计数器 (PC10, PC9, PC8, PC7, PC6,PC5,PC4,PC3,PC2,PC1,PC0)组成. 通常每执行一条指令程序计数器的值加一,但在下列情况下除外: (1) 当执行一条跳转指令时 (例如 JMP,BA0,BNC); (2) 当执行子程序调用指令时 (CALL); (3) 当发生中断时; (4) 当芯片处于 INITIAL RESET 模式时; 当以上四种情况之一发生时程序计数器中装入相应的指令地址. ALU和CY ALU 执行算术和逻辑操作.ALU 有以下功能: 二进制加法/减法 (ADC,SBC,ADD,SUB,ADI,SBI) 加法/减法的十进制调整 (DAA,DAS) 逻辑操作 (AND,EOR,OR,ANDIM,EORIM,ORIM) 判断 (BA0,BA1,BA2,BA3,BAZ,BNZ,BC,BNC) 逻辑移位元 (SHR) 进位标志 (CY) 保存了算术操作后 ALU 的溢出状态. 在中断服务或子程序调用过 程中, 进位标志被压入堆栈, 并遇 RTNI 指令后返回. RTNW 指令不影响进位标志. 累加器A 累加器 A 是一个四位寄存器,其中保存了算术逻辑单元的运算结果.它和 ALU 一起,能完成与系统寄存器,LCD RAM,或数据存储器之间的数据传送. 堆栈(Stack) 该组寄存器能在每次调用子程序或中断时按次序保存 CY 和PC (11-0) 的值.基于 SH6610C 的芯片堆栈结构为 13 位*4 层,基于 SH6610D 和SH6610E 的 芯片堆栈结构为 13 位*8 层.最高位为 CY 保留.所以 SH6xxx 系列单片机最多 允许有 4 层或 8 层子程序调用和中断.当遇到返回指令 (RTNI/RTNW) 时,堆栈 中的数据将按顺序返回至 PC 中.堆栈中的数据是按照先进后出的方式处理.堆 栈如果溢出,程序的执行将出现异常,此时堆栈最底部的数据将溢出,PC 值将 被清零,程序被复位. 1.2.2 ROM/RAM SH6xxx 的ROM 字长为 16 位. SH6xxx 的程序内存最大寻址范围为 32K X 16 位,地址由$0000 到$7FFF. SH6xxx 所有产品均内部集成了寄存器(Register)和SRAM,依据产品定位和 应用场合不同,集成的 Register 和SRAM 数目都有所差异. 关于 ROM/RAM 的详细说明请参阅"3.2 ROM/RAM"章节. 1.2.3 中断 SH6xxx 中断服务程序的起始向量地址如表 1-2-1. 地址 说明 $000 上电复位/按键复位/低电压检测复位程序入口 地址 $001 中断入口地址 1 $002 中断入口地址 2 $003 中断入口地址 3 $004 中断入口地址 4 表1-2-1 中断服务程序的起始向量表 具体产品间中断向量的差异主要体现在: a) SH6xxx 所有产品最多提供 4 个中断入口; b) 由于每颗产品的应用定位不同,所以具体到每一颗的中断入口的具体数量有 所差异; c) 具体产品的中断入口的具体定义会有所差异; d) 中断入口向量数目不等同于中断源的数目; 关于中断的详细说明请参阅"3.4 中断系统(Interrupt)"章节. 1.2.4 省电待机模式(HALT和STOP ) SH6xxx 所有的产品均提供两种省电模式,待机模式 1(HALT)和待机模式 2 (STOP).这两种模式的作用是使系统的功耗降低,并维持系统运行,以达到省电 的目的.省电模式的进入是通过操作 HALT 指令和 STOP 指令来完成. 系统执行 HALT 指令后,MCU 将进入待机模式 1(HALT).在HALT 模式下, CPU 将停止工作.但是其周边电路(Timer,时基定时器,DAC, AGC, ADC,…) 将继续工作.在执行 STOP 指令后,MCU 将进入待机模式 2(STOP) .在STOP 模式 下,除了看门狗定时器电路外,整个芯片(包括振荡器)将停止工作.较之 HALT 模式,STOP 更为省电. 在HALT 模式下,发生任何中断,MCU 将被唤醒,并退出 HALT 模式.在STOP 模式下,只有发生端口中断时,MCU 才能被唤醒,并退出 STOP 模式. 当系统从 HALT/STOP 模式唤醒退出时, 首先执行相关中断服务子程序. 然后 才会执行 HALT/STOP 指令后的下一条指令.