ST6 и ST7 - ST6 and ST7

Микроконтроллер ST62E40, основанный на архитектуре ST6

В ST6 и ST7 8-битные микроконтроллер продуктовые линейки из STMicroelectronics. Они обычно используются в небольших встроенных приложениях, таких как стиральные машины.

Хотя они используют похожие периферийные устройства и продаются как часть той же линейки продуктов,[1][2] на самом деле две архитектуры совершенно разные.

Оба имеют 8-битный аккумулятор используется для большинства операций, плюс два 8-битных индексных регистра (X и Y), используемых для адресации памяти. Также оба имеют 8-битные инструкции, за которыми следуют до 2 байтов операндов, и оба поддерживают управление отдельными битами памяти и их ветвление.

На этом сходство заканчивается.

ST6 - это Гарвардская архитектура с 8-битным (256 байт) адресным пространством данных и отдельным 12-битным (4096 байт) программным пространством. Операнды всегда имеют длину 1 байт, а некоторые инструкции поддерживают два операнда, например «немедленно переместить 8-битный адрес в 8-битный адрес памяти». Вызов подпрограмм выполняется с использованием отдельного аппаратного стека. Регистры данных (но не счетчик программ или флаги) отображаются в памяти.

ST6's режимы адресации ограничены непосредственным 8-битным абсолютным адресом памяти и регистровыми косвенными режимами (X) и (Y).

ST7 - это фон Неймана архитектура с одним 16-битным (64 КБ) адресным пространством. Первые 256 байт ОЗУ ( нулевая страница ) обладают дополнительной гибкостью. Нет инструкций с двумя операндами, кроме «тестового бита и ветвления». Его регистры не отображаются в памяти, и он использует ОЗУ общего назначения (плюс указатель стека register) для вызовов подпрограмм.

ST7 поддерживает широкий спектр режимов адресации, включая базовый + индекс и двойную косвенную адресацию.

Три члена семейства микроконтроллеров ST6: ST62E01, ST62E20, ST62E25

Архитектура ST6

ST6 имеет 64 байта баран и 4096 байт программы ПЗУ. К большим суммам обращаются смена банка нижний 2К раздел ПЗУ.

Адресное пространство RAM составляет 256 байтов, разделенных следующим образом:

  • 0–63: не реализовано
  • 64–127: Окно с возможностью переключения между банком и программным ПЗУ и данными EPROM.
  • 128–191: ОЗУ общего назначения
  • 192–255: Периферийные регистры управления (порты GPIO, таймеры и т. Д.) аккумулятор отображается по адресу 255, но чаще адресуется неявно.

В адресное пространство не отображаются 12-разрядный счетчик программ и связанный с ним аппаратный стек (четыре или шесть уровней в глубину, в зависимости от модели). Бита состояния всего два (нести и нуль ), и они разбиты на банки в зависимости от режима процессора, с отдельными битами состояния для нормального, прерывания и немаскируемое прерывание операция.

Первые четыре ячейки ОЗУ общего назначения также известны как регистры X, Y, V и W, и некоторые инструкции могут обращаться к ним с помощью специальных режимов короткой адресации. Регистры X и Y служат индексными регистрами и могут использовать режимы косвенной адресации. (ИКС) и (Y).

Набор команд состоит из одного байта кода операции, за которым следуют до двух однобайтовых операндов. Набор инструкций можно резюмировать следующим образом:

Набор команд семейства ST6[3]
76543210Би 2b3МнемоническийCZОписание
компенсироватьopc0Условные переходы (5-битные относительно ПК)
компенсировать000JRNZ адресПерейти на ПК + simm5, если Z == 0
компенсировать100JRZ адресПерейти на ПК + simm5, если Z == 1
компенсировать010JRNC адресПерейти на ПК + simm5, если C == 0
компенсировать110JRC адресПерейти к ПК + simm5, если C == 1
imm4c001imm8Безусловные переходы (12-битный абсолютный)
imm40001imm8ВЫЗОВ imm12Нажмите ПК, перейдите к 12-битному адресу
imm41001imm8JP imm12Перейти к 12-битному адресу
00101(зарезервированный)
регc1c101Регистрируйте операции (по X, Y, V или W)
рег010101INC регZРегистр приращения. Z установлен, C - нет.
рег110101LD A,регZA: = {X, Y, V или W}
рег011101DEC регZРегистр декремента. Z установлен, C - нет.
рег111101LD рег, АZ{X, Y, V или W}: = A
код операции01101Разные операции
00001101адресimm8Адрес LDI, imm8Установить RAM на 8-битное немедленное значение
10001101(зарезервированный)
01001101РЕТИВернуться из прерывания. Поп-ПК, восстановить флаги.
11001101RETВозврат из подпрограммы. Извлечь ПК из аппаратного стека.
00101101COMZCАккумулятор дополнения: A: = ~ A. C установлен на предыдущий msbit.
10101101RLC ACА: = А + А + С
01101101СТОПОстановить процессор, часы, большинство периферийных устройств до следующего прерывания
11101101ЖДАТЬОстановить процессор до следующего прерывания; часы продолжают
кусочекopc011адрес?Битовые операции
кусочек00011srcsimm8JRR кусочек,src,адресCПерейти к ПК + simm8, если исходный бит сброшен (очищен)
кусочек10011srcsimm8JRS кусочек,src,адресCПерейдите к PC + simm8, если установлен бит источника. C - это копия проверенного бита.
кусочек01011dstВИЭ кусочек,dstСбросить (установить в 0) данный бит
кусочек11011dstНАБОР кусочек,dstУстановить (в 1) данный бит
код операцииданные111?ALU операции с ОЗУ или немедленные
код операции00111(ИКС)Операнд (X)
код операции01111(Y)Операнд (Y)
код операции10111imm8imm8Операнд является 8-битным немедленным (только источник)
код операции11111адресадресОперанд - 8-битный адрес RAM
000src111?LD A,srcZА: = src
100dst111?LD dst, АZdst : = A (немедленно запрещено)
010src111?ДОБАВИТЬ,srcZCА: = А + src
110src111?SUB A,srcZCА: = А - src
001src111?CP A,srcZCА - src
101src111?И А,srcZA: = A & src
011dst111?INC dstZdst := dst + 1 (немедленно запрещено)
111dst111?DEC dstZdst := dst − 1 (немедленно запрещено)

Архитектура ST7

ST7 имеет шесть регистров: аккумулятор, индексные регистры X и Y, указатель стека, счетчик программ и регистр кода условия. Кроме того, двойная косвенная адресация позволяет нулевой странице ОЗУ служить дополнительными регистрами. Необычная, но полезная функция заключается в том, что прерывание помещает в стек четыре из этих регистров (A и X, а также обычные PC и CC), а возврат по прерыванию восстанавливает их.

Инструкции ALU делятся на две категории: с двумя операндами и с одним операндом.

Команды с двумя операндами используют аккумулятор в качестве первого источника. В режиме адресации указывается второй источник, который может быть:

  • 8-битный немедленный
  • 8-битный абсолютный адрес
  • 16-битный абсолютный адрес
  • Проиндексировано (X)
  • Индексированный плюс 8-битное смещение (адрес 8, X)
  • Индексированный плюс 16-битное смещение (адрес16, X)

Назначением обычно является аккумулятор, но несколько инструкций изменяют второй источник. (Прямые операнды в таких случаях запрещены.)

Инструкции с одним операндом используют указанный операнд как для источника, так и для назначения. Операнд может быть:

  • Аккумулятор A
  • Регистр X
  • 8-битный абсолютный адрес
  • Проиндексировано (X)
  • Индексированный плюс 8-битное смещение (адрес 8, X)

Регистр плюс смещение вычисляет полную сумму, поэтому 8-битная форма может адресовать память до 255 + 255 = 510.

В дополнение к вышесказанному, есть три байта префикса, которые могут быть добавлены к любой инструкции, для которой они имеют смысл:

  • PDY (0x90) изменяет все ссылки на регистр X на Y. Это позволяет использовать режимы адресации (Y), (address8, Y) и (address16, Y). Это также влияет на неявные операнды, поэтому команда «загрузить X» становится «загрузить Y». Следствием этого является то, что нагрузка X может использовать только режимы адресации относительно X, а нагрузка Y может использовать только режимы адресации относительно Y.
  • PIX (0x92) добавляет к инструкции шаг косвенного обращения. 8- или 16-разрядный адрес, следующий за байтом кода операции, заменяется 8-разрядным адресом ячейки памяти, которая содержит 8- или 16-разрядный адрес (последний в прямой порядок байтов порядок). Затем он может быть проиндексирован регистром X как обычно. Это позволяет использовать режимы адресации (address8), (address16), ([address8], X) и ([address8.w], X).
  • PIY (0x91) сочетает в себе вышеуказанные эффекты. Это позволяет использовать режимы адресации ([address8], Y) и ([address8.w], Y). (Его также можно использовать с другими режимами как часть инструкций «загрузить Y» и «сохранить Y».)
Набор команд семейства ST7[4]
76543210Би 2b3МнемоническийОписание
000cкусочекvадрес?Битовые операции
0000кусочек0адрес 8soff8BTJT адрес 8,#кусочек,меткаПерейти к ПК + soff8, если исходный бит истинен (установлен)
0000кусочек1адрес 8soff8BTJF адрес 8,#кусочек,меткаПерейти к ПК + soff8, если исходный бит ложный (очистить)
0001кусочек0адрес 8BSET адрес 8,#кусочекУстановить указанный бит в 1
0001кусочек1адрес 8BRES адрес 8,#кусочекСбросить (сбросить) указанный бит на 0
0010условиеsoff8Условные переходы (8-битное относительное смещение)
00100000soff8JRA меткаВсегда переходить (истина)
00100001soff8JRF меткаВетвь никогда (ложь)
00100010soff8JRUGT меткаПерейти, если без знака больше, чем (C = 0 и Z = 0)
00100011soff8JRULE меткаПереход, если без знака меньше или равно (C = 1 или Z = 1)
00100100soff8JRNC меткаПереход, если нет переноса (C = 0)
00100101soff8JRC меткаПереход при переносе (C = 1)
00100110soff8JRNE меткаПерейти, если не равно (Z = 0)
00100111soff8JREQ меткаПерейти, если равно (Z = 1)
00101000soff8JRNH меткаВетвь, если не полуперенос (H = 0)
00101001soff8JRH меткаРазветвляется, если переносится наполовину (H = 1)
00101010soff8JRPL меткаПерейти, если плюс (N = 0)
00101011soff8JRMI меткаПереход, если минус (N = 1)
00101100soff8JRNM меткаПерейти, если нет маски прерывания (M = 0)
00101101soff8JRM меткаПереход, если прерывания замаскированы (M = 1)
00101110soff8JRIL меткаПереход, если линия прерывания низкая
00101111soff8JRIH меткаПереход, если линия прерывания высока
0Режимкод операции?Инструкции с одним операндом
0011код операцииадрес 8OP адрес 88-битный абсолютный адрес
0100код операцииOP AАккумулятор
0101код операцииOP XРегистр X (регистр Y с префиксом)
0110код операцииадрес 8OP (адрес8, X)8-битный адрес плюс X
0111код операцииOP (X)Проиндексировано без смещения
0Режим0000?NEG операндОтрицание с дополнением до двух
0Режим0001?(зарезервированный)
0Режим0010?(зарезервированный)
01000010MUL X, AX: A: = X × A. (MUL Y, A с префиксом)
0Режим0011?CPL операндДополнение, логическое НЕ
0Режим0100?SRL операндСдвиг вправо логичный. Мсбит очищен, лсбит нести.
0Режим0101?(зарезервированный)
0Режим0110?RRC операндПовернуть вправо через перенос, (операнд: C): = (C: операнд)
0Режим0111?SRA операндСдвиг вправо в арифметике. Мсбит сохранился, лебит возить.
0Режим1000?SLL операндСдвиг влево. Мсбит везти.
0Режим1001?RLC операндПоверните влево через перенос.
0Режим1010?DEC операндДекремент. (N и Z установлены, перенос не затронут)
0Режим1011?(зарезервированный)
0Режим1100?INC операндПриращение. (N и Z установлены, перенос не затронут)
0Режим1101?TNZ операндТест ненулевой. Установите N и Z на основе операнда.
0Режим1110?ЗАМЕНА операндПоменять местами половинки операнда (4-битный поворот).
0Режим1111?CLR операндУстановите операнд на 0. N и Z устанавливают на фиксированные значения. Операнд.
100код операцииРазные инструкции. Ни один из них не устанавливает коды условий неявно.
10000000IRETВозврат из прерывания (pop CC, A, X, PC)
10000001RETВозврат из подпрограммы (поп-ПК)
10000010ЛОВУШКАПрерывание с прерыванием
10000011(зарезервированный)
10000100POP AИзвлечь из стека
10000101POP XИзвлечь X из стека
10000110POP CCИзвлечь коды условий из стека
10000111(зарезервированный)
10001000НАЖАТЬ АПоместить A в стек
10001001НАЖАТЬ XПоместить X в стек
10001010НАЖАТЬ CCПомещать коды условий в стек
10001011(зарезервированный)
1000110(зарезервированный)
10001110HALTОстановить процессор и часы
10001111WFIДождитесь прерывания, останавливая процессор, но не часы
10010000PDYПрефикс инструкции; поменяйте местами X и Y в следующей инструкции
10010001PIYПрефикс инструкции; PDY плюс PIX
10010010PIXПрефикс инструкции; использовать 8-битную косвенную память для операнда
10010011LD X, YX: = Y. С PDY выполняет "LD Y, X".
10010100LD S, XS: = X. Загрузить указатель стека.
10010101ЛД С, АS: = A. Загрузить указатель стека.
10010110LD X, SX: = S.
10010111LD X, AX: = A.
10011000RCFСбросить (сбросить) флаг переноса
10011001SCFУстановить флаг переноса
10011010RIMСбросить маску прерывания (разрешить прерывания)
10011011SIMУстановить маску прерывания (отключить прерывания)
10011100RSPСбросить указатель стека (наверх ОЗУ)
10011101NOPНет операции. (= LD A, A)
10011110LD A, SА: = S
10011111LD A, XA: = X.
1Режимкод операцииценить?Инструкции с двумя операндами A: = операнд операции
1010код операцииimm8OP #imm88-битный непосредственный операнд (запрещено как пункт назначения)
1011код операцииадрес 8OP адрес 88-битный абсолютный адрес
1100код операцииадресaddrloOP адрес1616-битный абсолютный адрес
1101код операцииадресaddrloOP (адрес16,ИКС)Индексируется с 16-битным смещением
1110код операцииадрес 8OP (адрес 8,ИКС)Индексируется с 8-битным смещением
1111код операцииOP (X)Проиндексировано без смещения
1Режим0000ценить?SUB A,операндA: = A - операнд
1Режим0001ценить?CP A,операндСравнить A - операнд
1Режим0010ценить?SBC A,операндВычесть с заимствованием A: = A - операнд - C
1Режим0011ценить?CP X,операндСравнить X - операнд
1Режим0100ценить?И А,операндA: = A & операнд, побитовое и
1Режим0101ценить?BCP A,операндПобитовый тест A и операнд
1Режим0110ценить?LD A,операндЗагрузить A: = операнд
10100111imm8(зарезервировано, = LD # imm8, A)
1Режим0111ценить?LD операнд, АОперанд сохранения: = A
1Режим1000ценить?XOR A,операндA: = A ^ операнд, исключающее ИЛИ
1Режим1001ценить?АЦП А,операндA: = A + операнд + C, сложить с переносом
1Режим1010ценить?ИЛИ А,операндA: = A | операнд, включительно или
1Режим1011ценить?ДОБАВИТЬ X,операндA: = A + операнд
10101100imm8Икс(зарезервировано, = JP # imm8)
1Режим1100ценить?JP операндПК: = операнд, безусловный переход
10101101soff8CALLR меткаНАЖАТЬ ПК, ПК: = ПК + операнд
1Режим1101ценить?ВЫЗОВ операндНажмите ПК, ПК: = операнд
1Режим1110ценить?LD X,операндЗагрузить X: = операнд
10101111imm8(зарезервировано, = LD # imm8, X)
1Режим1111ценить?LD операнд,ИКСОперанд сохранения: = X

Рекомендации

  1. ^ Даташит: ST62T00C / T01C с 1998 г.
  2. ^ "Каталог микроконтроллеров / микропроцессоров EDN 2006 года, 8-битные микропроцессоры, отсортированные по архитектуре набора команд" (PDF). п. 26. 100616 edn.com
  3. ^ "Руководство по программированию семейства ST6" (PDF). Редакция 2.0. STMicroelectronics. Октябрь 2004. с. 42. Получено 2017-02-28.
  4. ^ "Руководство по программированию семейства ST7" (PDF). Редакция 2. STMicroelectronics. Ноябрь 2005 г.. Получено 2017-02-28.