單片機(jī)中一個程序的運行過程詳解
單片機(jī)中一個程序的運行過程分為取指令，分析指令和執(zhí)行指令幾個步驟。
取指令的任務(wù)是：根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器。
分析指令階段的任務(wù)是：將指令寄存器中的指令操作碼取出后進(jìn)行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。計算機(jī)執(zhí)行程序的過程實際上就是逐條指令地重復(fù)上述操作過程，直至遇到停機(jī)指令可循環(huán)等待指令。一般計算機(jī)進(jìn)行工作時，首先要通過外部設(shè)備把程序和數(shù)據(jù)通過輸入接口電路和數(shù)據(jù)總線送入到存儲器，然后逐條取出執(zhí)行。但單片機(jī)中的程序一般事先我們都已通過寫入器固化在片內(nèi)或片外程序存儲器中。因而一開機(jī)即可執(zhí)行指令。
下面我們將舉個實例來說明指令的執(zhí)行過程：
開機(jī)時，程序計算器PC變?yōu)?000H。然后單片機(jī)在時序電路作用下自動進(jìn)入執(zhí)行程序過程。執(zhí)行過程實際上就是取出指令(取出存儲器中事先存放的指令階段)和執(zhí)行指令(分析和執(zhí)行指令)的循環(huán)過程。
例如執(zhí)行指令：MOV A,#0E0H，其機(jī)器碼為“74H E0H”，該指令的功能是把操作數(shù)E0H送入累加器，0000H單元中已存放74H，0001H單元中已存放E0H。當(dāng)單片機(jī)開始運行時，首先是進(jìn)入取指階段，其次序是：
1 程序計數(shù)器的內(nèi)容(這時是0000H)送到地址寄存器;
2 程序計數(shù)器的內(nèi)容自動加1(變?yōu)?001H);
3 地址寄存器的內(nèi)容(0000H)通過內(nèi)部地址總線送到存儲器，以存儲器中地址譯碼電跟，使地址為0000H的單元被選中;
4 CPU使讀控制線有效;
5 在讀命令控制下被選中存儲器單元的內(nèi)容(此時應(yīng)為74H)送到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，因為是取指階段，所以該內(nèi)容通過數(shù)據(jù)總線被送到指令寄存器。
至此，取指階段完成，進(jìn)入譯碼分析和執(zhí)行指令階段。
由于本次進(jìn)入指令寄存器中的內(nèi)容是74H(操作碼)，以譯碼器譯碼后單片機(jī)就會知道該指令是要將一個數(shù)送到A累加器，而該數(shù)是在這個代碼的下一個存儲單元。所以，執(zhí)行該指令還必須把數(shù)據(jù)(E0H)從存儲器中取出送到CPU，即還要在存儲器中取第二個字節(jié)。其過程與取指階段很相似，只是此時PC已為0001H。指令譯碼器結(jié)合時序部件，產(chǎn)生74H操作碼的微操作系列，使數(shù)字E0H從0001H單元取出。因為指令是要求把取得的數(shù)送到A累加器，所以取出的數(shù)字經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線進(jìn)入A累加器，而不是進(jìn)入指令寄存器。至此，一條指令的執(zhí)行完畢。單片機(jī)中PC=0002H，PC在CPU每次向存儲器取指或取數(shù)時自動加1，單片機(jī)又進(jìn)入下一取指階段。這一過程一直重復(fù)下去，直至收到暫停指令或循環(huán)等待指令暫停。CPU就是這樣一條一條地執(zhí)行指令，完成所有規(guī)定的功能。
ROM是只讀存儲器，用于存儲程序代碼;RAM是數(shù)據(jù)存儲器，用于存放單片機(jī)運行時的數(shù)據(jù)，也就是說RAM中的數(shù)據(jù)掉電(復(fù)位)后就會消失，而ROM中的數(shù)據(jù)不會。
中斷最主要的作用是保護(hù)現(xiàn)場，計時器用于精確定時和長定時，如果你看不懂，在問我!
中斷是通過硬件來改變CPU的運行方向的。計算機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，當(dāng)出現(xiàn)CPU以外的某種情況時，由服務(wù)對象向CPU發(fā)出中斷請求信號，要求CPU暫時中斷當(dāng)前程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理程序執(zhí)行完畢后，再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為“中斷”。
“中斷”之后所執(zhí)行的相應(yīng)的處理程序通常稱之為中斷服務(wù)程序或中斷處理子程序。
原來正常運行的程序稱為主程序。
主程序被斷開的位置(或地址)稱為“斷點”。
引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為“中斷源”。
中斷源要求服務(wù)的請求稱為“中斷請求”(或中斷申請)。
當(dāng)硬件電路將中斷信號送給cpu時，給主程序設(shè)置一個斷點，然后去響應(yīng)中斷請求，當(dāng)完成中斷的內(nèi)容后，在返回斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序。
編輯：admin 最后修改時間：2019-09-03
