1、ATmegga16 簡介（三三）ATmegga16 指令執(zhí)行行時序這一節(jié)介紹紹指令執(zhí)行行過程中的的訪問時序序。AVRR CPUU 由系統(tǒng)統(tǒng)時鐘cllkCPUU 驅(qū)動。此時鐘直直接來自選選定的時鐘鐘源。芯片片內(nèi)部不對對此時鐘進(jìn)進(jìn)行分頻。Figuure 66 說明了了由Harrvardd 結(jié)構(gòu)決決定的并行行取指和指指令執(zhí)行，以以及可以進(jìn)進(jìn)行快速訪訪問的寄存存器文件的的概念。這這是一個基基本的流水水線概念，性性能高達(dá)11 MIPPS/MHHz，具有有優(yōu)良的性性價比、功功能/ 時時鐘比、功功能/ 功功耗比。Figurre 7 演示的是是寄存器文文件內(nèi)部訪訪問時序。在一個時時鐘周期里里，ALUU 可以同

2、同時對兩個個寄存器操操作數(shù)進(jìn)行行操作，同同時將結(jié)果果保存到目目的寄存器器中去。ATmegga16 復(fù)位與中中斷處理AVR有不不同的中斷斷源。每個個中斷和復(fù)復(fù)位在程序序空間都有有獨立的中中斷向量。所有的中中斷事件都都有自己的的使能位。當(dāng)使能位位置位，且且狀態(tài)寄存存器的全局局中斷使能能位I 也也置位時，中中斷可以發(fā)發(fā)生。根據(jù)據(jù)程序計數(shù)數(shù)器PC 的不同，在在引導(dǎo)鎖定定位BLBB02 或或BLB112 被編編程的情況況下，中斷斷可能被自自動禁止。這個特性性提高了軟軟件的安全全性。詳見見 P2447“ 存存儲器編程程” 的描描述。程序序存儲區(qū)的的最低地址址缺省為復(fù)復(fù)位向量和和中斷向量量。完整的的向量列表

3、表請參見 P43“中斷”。列表也決決定了不同同中斷的優(yōu)優(yōu)先級。向向量所在的的地址越低低，優(yōu)先級級越高。RRESETT 具有最最高的優(yōu)先先級，第二二個為INNT0 外部中中斷請求00。通過置置位MCUU 控制寄寄存器 (MCUCCR) 的的IVSEEL，中斷斷向量可以以移至引導(dǎo)導(dǎo)Flassh的起始始處。編程程熔絲位BBOOTRRST也可可以將復(fù)位位向量移至至引導(dǎo)Fllash的的起始處。具體參見見P2344“支持引引導(dǎo)裝入程程序 在寫的同同時可以讀讀(RWWW,Reaad-Whhile-Writte) 的的自我編程程能力”。任一中斷斷發(fā)生時全全局中斷使使能位I 被清零，從從而禁止了了所有其他他的中

4、斷。用戶軟件件可以在中中斷程序里里置位I 來實現(xiàn)中中斷嵌套。此時所有有的中斷都都可以中斷斷當(dāng)前的中中斷服務(wù)程程序。執(zhí)行行RETII 指令后后I 自動動置位。從從根本上說說有兩種類類型的中斷斷。第一種種由事件觸觸發(fā)并置位位中斷標(biāo)志志。對于這這些中斷，程程序計數(shù)器器跳轉(zhuǎn)到實實際的中斷斷向量以執(zhí)執(zhí)行中斷處處理程序，同同時硬件將將清除相應(yīng)應(yīng)的中斷標(biāo)標(biāo)志。中斷斷標(biāo)志也可可以通過對對其寫”11” 的方方式來清除除。當(dāng)中斷斷發(fā)生后，如如果相應(yīng)的的中斷使能能位為“00”，則中中斷標(biāo)志位位置位，并并一直保持持到中斷執(zhí)執(zhí)行，或者者被軟件清清除。類似似的，如果果全局中斷斷標(biāo)志被清清零，則所所有已發(fā)生生的中斷都都不會

5、被執(zhí)執(zhí)行，直到到I 置位位。然后掛掛起的各個個中斷按中中斷優(yōu)先級級依次執(zhí)行行。第二種種類型的中中斷則是只只要中斷條條件滿足，就就會一直觸觸發(fā)。這些些中斷不需需要中斷標(biāo)標(biāo)志。若中中斷條件在在中斷使能能之前就消消失了，中中斷不會被被觸發(fā)。AAVR 退退出中斷后后總是回到到主程序并并至少執(zhí)行行一條指令令才可以去去執(zhí)行其他他被掛起的的中斷。要要注意的是是，進(jìn)入中中斷服務(wù)程程序時狀態(tài)態(tài)寄存器不不會自動保保存，中斷斷返回時也也不會自動動恢復(fù)。這這些工作必必須由用戶戶通過軟件件來完成。使用CLLI 指令令來禁止中中斷時，中中斷禁止立立即生效。沒有中斷斷可以在執(zhí)執(zhí)行CLII 指令后后發(fā)生，即即使它是在在執(zhí)行C

6、LLI 指令令的同時發(fā)發(fā)生的。下下面的例子子說明了如如何在寫EEEPROOM 時使使用這個指指令來防止止中斷發(fā)生生以避免對對EEPRROM 內(nèi)內(nèi)容的可能能破壞。匯編代碼例例程in r16, SREEG ; 保存SRREGclli ; 禁止中斷斷sbi EECRR, EEEMWE ; 啟動動 EEPPROM 寫操作ssbi EEECR, EEWWEoutt SREEG, rr16 ; 恢復(fù)SSREG (I 位位)C 代碼例例程chaar cSSREG;cSREEG = SREGG; /* 保存SSREG */* 禁止中中斷*/_CLI();EEECR |= (11EEEMWE); /* 啟動 E

7、EPRROM 寫寫操作*/EECR |= (1EEEWE);SREEG = cSREEG; /* 恢復(fù)復(fù)SREGG (I 位) */使用SSEI 指指令使能中中斷時，緊緊跟其后的的第一條指指令在執(zhí)行行任何中斷斷之前一定定會首先得得到執(zhí)行。 匯編代代碼例程ssei ; 置位全全局中斷使使能標(biāo)志ssleepp ; 進(jìn)進(jìn)入休眠模模式，等待待中斷發(fā)生生; 注意意: 在執(zhí)執(zhí)行任何被被掛起的中中斷之前MMCU 將將首先進(jìn)入入休眠模式式C 代碼碼例程_SSEI(); /* 置位全全局中斷使使能標(biāo)志*/_SLLEEP(); /* 進(jìn)入入休眠模式式，等待中中斷發(fā)生*/* 注意: 在執(zhí)行任任何被掛起起的中斷之之前

8、MCUU 將首先先進(jìn)入休眠眠模式*/AVR 中斷響應(yīng)應(yīng)時間最少少為4 個個時鐘周期期。4 個個時鐘周期期后，程序序跳轉(zhuǎn)到實實際的中斷斷處理例程程。在這44 個時鐘鐘期期間PPC 自動動入棧。在在通常情況況下，中斷斷向量為一一個跳轉(zhuǎn)指指令，此跳跳轉(zhuǎn)需要33 個時鐘鐘周期。如如果中斷在在一個多時時鐘周期指指令執(zhí)行期期間發(fā)生，則則在此多周周期指令執(zhí)執(zhí)行完畢后后MCU 才會執(zhí)行行中斷程序序。若中斷斷發(fā)生時MMCU 處處于休眠模模式，中斷斷響應(yīng)時間間還需增加加4 個時時鐘周期。此外還要要考慮到不不同的休眠眠模式所需需要的啟動動時間。這這個時間不不包括在前前面提到的的時鐘周期期里。中斷斷返回需要要4 個時

9、時鐘。在此此期間PCC( 兩個個字節(jié)) 將被彈出出棧，堆棧棧指針加二二，狀態(tài)寄寄存器SRREG 的的I 置位位。 ATmegga16 Flassh程序存存儲器系統(tǒng)內(nèi)可編編程的Fllash 程序存儲儲器ATmmega116具有116K字節(jié)節(jié)的在線編編程Flaash，用用于存放程程序指令代代碼。因為為所有的AAVR指令令為16 位或322 位，故故而Flaash 組組織成8KK x 116 位的的形式。用用戶程序的的安全性要要根據(jù)Fllash程程序存儲器器的兩個區(qū)區(qū)：引導(dǎo)(Boott) 程序序區(qū)和應(yīng)用用程序區(qū)，分分開來考慮慮。Flaash存儲儲器至少可可以擦寫110,0000次。AATmegga1

10、6的的程序計數(shù)數(shù)器(PCC)為133位，因此此可以尋址址8K 字字的程序存存儲器空間間。引導(dǎo)程程序區(qū)以及及相關(guān)的軟軟件安全鎖鎖定位請參參見 P2234“ 支持引導(dǎo)導(dǎo)裝入程序序 在在寫的同時時可以讀(RWW, Reaad-Whhile-Writte) 的的自我編程程能力” ，而 PP247“存儲器編編程” 詳詳述了用SSPI 或或JTAGG 接口實實現(xiàn)對Fllash 的串行下下載。常數(shù)數(shù)可以保存存于整個程程序存儲器器地址空間間( 參考考LPM 加載程序序存儲器指指令的說明明)。取指指與執(zhí)行時時序圖請參參見 P111“ 指指令執(zhí)行時時序”。ATmegga16 SRAMM數(shù)據(jù)存儲儲器SRAM數(shù)數(shù)據(jù)存

11、儲器器Figuure 99 給出了了ATmeega166 SRAAM 空間間的組織結(jié)結(jié)構(gòu)。前11200 個數(shù)據(jù)據(jù)存儲器包包括了寄存存器文件、I/O 存儲器及及內(nèi)部數(shù)據(jù)據(jù)SRAMM。起始的的96 個個地址為寄寄存器文件件與64 個I/OO 存儲器器，接著是是10244 字節(jié)的的內(nèi)部數(shù)據(jù)據(jù)SRAMM。數(shù)據(jù)存存儲器的尋尋址方式分分為5 種種：直接尋尋址、帶偏偏移量的間間接尋址、間接尋址址、帶預(yù)減減量的間接接尋址和帶帶后增量的的間接尋址址。寄存器器文件中的的寄存器RR26 到到R31 為間接尋尋址的指針針寄存器。直接尋址址范圍可達(dá)達(dá)整個數(shù)據(jù)據(jù)區(qū)。帶偏偏移量的間間接尋址模模式能夠?qū)ぶ返接杉募拇嫫鱕 和

12、 Z 給定的基基址附近的的63 個個地址。在在自動預(yù)減減和后加的的間接尋址址模式中，寄寄存器X、Y 和ZZ 自動增增加或減少少。ATmmega116的全部部32個通通用寄存器器、64個個I/O寄寄存器及11024個個字節(jié)的內(nèi)內(nèi)部數(shù)據(jù)SSRAM可可以通過所所有上述的的尋址模式式進(jìn)行訪問問。寄存器器文件的描描述見 PP9“ 通通用寄存器器文件” 。SRAM數(shù)數(shù)據(jù)存儲器器訪本節(jié)說說明訪問內(nèi)內(nèi)部存儲器器的時序。如Figgure 10 所所示，內(nèi)部部數(shù)據(jù)SRRAM 訪訪問時間為為兩個cllkCPUU 時鐘。 ATmegga16 EEPRROM數(shù)據(jù)據(jù)存儲器ATmegga16 包含5112 字節(jié)節(jié)的EEPP

13、ROM 數(shù)據(jù)存儲儲器。它是是作為一個個獨立的數(shù)數(shù)據(jù)空間而而存在的，可可以按字節(jié)節(jié)讀寫。EEEPROOM 的壽壽命至少為為100,000 次擦除周周期。EEEPROMM 的訪問問由地址寄寄存器、數(shù)數(shù)據(jù)寄存器器和控制寄寄存器決定定。通過SSPI和JJTAG及及并行電纜纜下載EEEPROMM數(shù)據(jù)的操操作請分別別參見 PP260、 P2665及P2250。EEEPROOM 讀/ 寫訪問問EEPRROM 讀讀/ 寫訪訪問EEPPROM 的訪問寄寄存器位于于I/O 空間。EEEPROOM的寫訪訪問時間由由Tablle 1給給出。自定定時功能可可以讓用戶戶軟件監(jiān)測測何時可以以開始寫下下一字節(jié)。用戶操作作EE

14、PRROM 需需要注意如如下問題：在電源濾濾波時間常常數(shù)比較大大的電路中中，上電/ 下電時時VCC 上升/ 下降速度度會比較慢慢。此時CCPU 可可能工作于于低于晶振振所要求的的電源電壓壓。請參見見 P200“ 防止止EEPRROM 數(shù)數(shù)據(jù)丟失” 以避免免出現(xiàn)EEEPROMM 數(shù)據(jù)丟丟失的問題題。為了防防止無意識識的EEPPROM 寫操作，需需要執(zhí)行一一個特定的的寫時序。具體參看看EEPRROM控制制寄存器的的內(nèi)容。執(zhí)執(zhí)行EEPPROM 讀操作時時， CPPU 會停停止工作44 個周期期，然后再再執(zhí)行后續(xù)續(xù)指令；執(zhí)執(zhí)行EEPPROM 寫操作時時， CPPU 會停停止工作22 個周期期，然后再再

15、執(zhí)行后續(xù)續(xù)指令。EEEPROOM 地址址寄存器 EEAARH和EEARRL ? Bitts 155.9 Rees: 保保留保留位位，讀操作作返回值為為零。? Bitss 8.0 EEARR8.00: EEEPROMM 地址EEEPROOM地址寄寄存器 EEARRH和EEEARL指指定了5112字節(jié)的的EEPRROM空間間。EEPPROM地地址是線性性的，從00 到5111。EEEAR 的的初始值沒沒有定義。在訪問EEEPROOM 之前前必須為其其賦予正確確的數(shù)據(jù)。EEPRROM 數(shù)數(shù)據(jù)寄存器器 EEDDR? Bitts 7.0 EEDDR7.00: EEEPROMM 數(shù)據(jù)對對于EEPPROM

16、寫操作， EEDRR 是需要要寫到EEEAR 單單元的數(shù)據(jù)據(jù)；對于讀讀操作， EEDRR 是從地地址EEAAR 讀取取的數(shù)據(jù)。EEPROOM 控制制寄存器 EECCR? Bitts 7.4 Ress: 保留留保留位，讀讀操作返回回值為零。? Biit 3 EEERIE: 使能EEEPROOM 準(zhǔn)備備好中斷若若SREGG 的I 為1，則置位位EERIIE 將使使能EEPPROM 準(zhǔn)備好中中斷。清零零EERIIE 則禁禁止此中斷斷。當(dāng)EEEWE 清清零時EEEPROMM 準(zhǔn)備好好中斷即可可發(fā)生。? Bitt 2 EEMMWE: EEPRROM 主主機寫使能能EEMWWE決定了了EEWEE置位是否否

17、可以啟動動EEPRROM寫操操作。當(dāng)EEEMWEE為1時，在44個時鐘周周期內(nèi)置位位EEWEE 將把數(shù)數(shù)據(jù)寫入EEEPROOM 的指指定地址；若EEMMWE 為為0“，則則操作EEEWE 不不起作用。EEMWWE 置位位后4 個個周期，硬硬件對其清清零。見EEEPROOM 寫過過程中對EEEWE 位的描述述。? BBit 11 EEEWE: EEPPROM 寫使能EEEWE 為EEPPROM 寫操作的的使能信號號。當(dāng)EEEPROMM 數(shù)據(jù)和和地址設(shè)置置好之后，需需置位EEEWE以便便將數(shù)據(jù)寫寫入EEPPROM。此時EEEMWE必必須置位，否否則EEPPROM寫寫操作將不不會發(fā)生。寫時序如如下(

18、 第第3 步和和第4 步步的次序并并不重要)：1. 等待EEEWE 位位變?yōu)榱?2. 等待待SPMCCSR 中中的SPMMEN 位位變?yōu)榱?3. 將新新的EEPPROM 地址寫入入EEARR( 可選選)4. 將新的EEEPROOM 數(shù)據(jù)據(jù)寫入EEEDR( 可選)55. 對EEECR 寄存器的的EEMWWE 寫1，同同時清零EEEWE66. 在置置位EEMMWE 的的4 個周周期內(nèi)，置置位EEWWE在CPPU 寫FFlashh 存儲器器的時候不不能對EEEPROMM 進(jìn)行編編程。在啟啟動EEPPROM 寫操作之之前軟件必必須檢查 Flassh 寫操操作是否已已經(jīng)完成。步驟(22) 僅在在軟件包含

19、含引導(dǎo)程序序并允許CCPU對FFlashh 進(jìn)行編編程時才有有用。如果果CPU 永遠(yuǎn)都不不會寫Fllash，步步驟(2) 可省略略。請參見見P2344“支持引引導(dǎo)裝入程程序 在寫的同同時可以讀讀(RWWW, Reead-WWhilee-Wriite)的的自我編程程能力” 。注意：如果在步步驟5 和和6 之間間發(fā)生了中中斷，寫操操作將失敗敗。因為此此時EEPPROM 寫使能操操作將超時時。如果一一個操作EEEPROOM的中斷斷打斷了另另一個EEEPROMM操作，EEEAR 或EEDDR寄存器器可能被修修改，引起起EEPRROM 操操作失敗。建議此時時關(guān)閉全局局中斷標(biāo)志志I。經(jīng)過過寫訪問時時間之后

20、，EEEWE 硬件清零零。用戶可可以憑借這這一位判斷斷寫時序是是否已經(jīng)完完成。EEEWE 置置位后， CPU 要停止兩兩個時鐘周周期才會運運行下一條條指令。? Bitt 0 EERRE: EEEPROOM 讀使使能EERRE為EEEPROMM讀操作的的使能信號號。當(dāng)EEEPROMM地址設(shè)置置好之后，需需置位EEERE以便便將數(shù)據(jù)讀讀入EEAAR。EEEPROMM 數(shù)據(jù)的的讀取只需需要一條指指令，且無無需等待。讀取EEEPROMM后CPUU 要停止止4 個時時鐘周期才才可以執(zhí)行行下一條指指令。用戶戶在讀取EEEPROOM 時應(yīng)應(yīng)該檢測EEEWE。如果一個個寫操作正正在進(jìn)行，就就無法讀取取EEPR

21、ROM，也也無法改變變寄存器EEEAR。 經(jīng)過校校準(zhǔn)的片內(nèi)內(nèi)振蕩器用用于EEPPROM定定時。Taable 1 為CCPU訪問問EEPRROM的典典型時間。 下面的代碼碼分別用匯匯編和C 函數(shù)說明明如何實現(xiàn)現(xiàn)EEPRROM 的的寫操作。在此假設(shè)設(shè)中斷不會會在執(zhí)行這這些函數(shù)的的過程當(dāng)中中發(fā)生。同同時還假設(shè)設(shè)軟件沒有有Boott Loaader。若Booot Looaderr 存在，則則EEPRROM 寫寫函數(shù)還需需要等待正正在運行的的SPM 命令的結(jié)結(jié)束。匯編編代碼例程程EEPRROM_wwritee:; 等等待上一次次寫操作結(jié)結(jié)束sbiic EEECR,EEEWErrjmp EEPRROM_w

22、writee; 設(shè)置置地址寄存存器 (rr18:rr17)oout EEEARHH, r118outt EEAARL, r17; 將數(shù)據(jù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)據(jù)寄存器(r16)out EEDRR,r166; 置位位EEMWWEsbii EECCR,EEEMWE; 置位EEEWE 以啟動寫寫操作sbbi EEECR,EEEWErretC 代碼例程程voidd EEPPROM_writte(unnsignned iint uuiAdddresss, unnsignned cchar ucDaata)/* 等等待上一次次寫操作結(jié)結(jié)束 */whille(EEECR & (1EEWWE);/* 設(shè)設(shè)置地址和和數(shù)據(jù)寄

23、存存器*/EEEAR = uiiAddrress;EEDRR = uucDatta;/* 置位EEEMWEE */EEECR |= (1EEEMWEE);/* 置位EEEWE 以啟動寫寫操作*/EECRR |= (1EEWEE); 下面的例例子說明如如何用匯編編和C 函函數(shù)來讀取取EEPRROM，在在此假設(shè)中中斷不會在在執(zhí)行這些些函數(shù)的過過程當(dāng)中發(fā)發(fā)生。匯編編代碼例程程EEPRROM_rread:; 等待待上一次寫寫操作結(jié)束束sbicc EECCR,EEEWErjjmp EEEPROOM_reead; 設(shè)置地址址寄存器 (r188:r177)outt EEAARH, r18oout EEEAR

24、LL, r117; 設(shè)設(shè)置EERRE 以啟啟動讀操作作sbi EECRR,EERRE; 自自數(shù)據(jù)寄存存器讀取數(shù)數(shù)據(jù)in r16,EEDRRretC 代碼例程程unsiignedd chaar EEEPROMM_reaad(unnsignned iint uuiAdddresss)/* 等等待上一次次寫操作結(jié)結(jié)束 */whille(EEECR & (1EEWWE);/* 設(shè)設(shè)置地址寄寄存器*/EEARR = uuiAdddresss;/* 設(shè)置EEERE 以以啟動讀操操作*/EEECR |= (1EEERE);/* 自數(shù)據(jù)寄寄存器返回回數(shù)據(jù) */retturn EEDRR; 在掉電電休眠模式式下的EEEPROMM寫操作若程程序執(zhí)行掉掉電指令時時EEPRROM 的的寫操作正正在進(jìn)行， EEPRROM 的的寫操作將將繼續(xù)，并并在指定的的寫訪問時時間之前完完成。但寫寫操作結(jié)束束后，振蕩蕩器還將繼繼續(xù)運行，單單片機并非非處于完全全的掉電模模式。因此此在執(zhí)行掉掉電指令之之前應(yīng)結(jié)束束EEPRROM 的的寫操作。防止EEPPROM 數(shù)據(jù)丟失失若電源電壓壓過低，CCPU 和和EEPRROM 有有可能工作作不正常，造造成EEPPROM 數(shù)據(jù)的毀毀壞( 丟