Микроконтроллеры Z86 фирмы ZILOG (стр. 6 из 7)

Схема управления прерываниями включает три управляющих регистра: регистр запросов прерывания IRQ, регистр маски прерывания IMR и регистр приоритетов прерывания IPR. Все регистры размещены в СРФ, рабочая группа F. Каждый внешний сигнал устанавливает в 1 соответствующий бит запроса в регистре IRQ (рис.1.25) при появлении фронта сигнала, указанного в таблице на рис.1.24. В моделях 03, 06, 30, 31 и 40 фронт сигнала, устанавливающий запросы IRQ0 и IRQ2, программируется путем записи информации в два старших бита регистра IRQ. Запросы прерываний от таймеров/счетчиков устанавливаются при достижении ими конца счета, а запрос от SPI —по завершении приема символа.

Рис. 1.25. Регистр запросов прерывания IRQ

Регистр маски прерываний IMR (рис.1.26) позволяет маскировать как каждое прерывание IRQ5 —IRQ0 отдельно (биты D5-D0), так и все прерывания глобально (бит D7). Последний бит устанавливается и сбрасывается особыми командами разрешения и запрещения прерываний EI и DI. Он автоматически сбрасывается при вызове подпрограммы обслуживания прерывания и автоматически устанавливается при выполнении команды возврата из подпрограммы обслуживания прерывания IRET. Следует отметить, что перед изменением содержимого IMR или IPR бит D7 регистра IMR должен быть сброшен.

Рис. 1.26. Регистр маски прерываний IMR

Регистр приоритета прерываний IPR (рис.1.27) позволяет устанавливать любое соотношение приоритетов как между группами прерываний А, В, С, так и между отдельными запросами прерываний внутри группы. В каждую группу включено по два запроса.

МК Z8 поддерживает как процесс векторных прерываний, так и процесс поллинга.

Рис. 1.27. Регистр приоритетов прерываний IMR

В случае векторного процесса каждый уровень прерывания имеет собственный вектор —адрес подпрограммы обслуживания этого уровня прерывания. Векторы прерываний размещены в начальной зоне ПЗУ (см. рис. 1.3). Инициализация процесса векторного прерывания происходит, если прерывания глобально разрешены и есть хотя бы один незамаскированный запрос прерывания. Если таких запросов несколько, то выбирается вектор прерывания с наивысшим приоритетом. Далее реализуется следующая последовательность действий:

— загружается в стек младший байт PC;

— загружается в стек старший байт PC;

—загружается в стек регистр флагов FLAGS;

— читается старший байт вектора;

— читается младший байт вектора;

—вектор загружается в PC.

Эта последовательность занимает 24 такта синхронизации TpC. Наихудшее время реакции на прерывание можно вычислить, прибавив к этому времени 2TpC для синхронизации внешнего запроса прерывания и время выполнения самой длинной команды в прерываемой программе.

1.3. Система команд микроконтроллеров Z8

Математические возможности МК характеризуются системой команд. В МК использован двухадресный принцип построения команд, что позволяет сократить количество требуемых пересылок операндов. Первый операнд после выполнения команды становится результатом и называется операндом-получателем ( Destination Operand ), а второй —сохраняет свое значение и называется операндом-источником ( Source Operand ). Первый в описании системы команд обозначен аббревиатурой dst, а второй —src.

Код любой команды МК содержит код операции (КОП), определяющий операцию команды, и до двух адресных полей. Способы трактовки кодов в адресном поле называются способами адресации операндов.Прежде чем рассматривать набор команд, необходимо более подробно рассмотреть используемые способы адресации операндов.

1.3.1. Способы адресации операндов

В МК Z8 использовано шесть основных способов адресации операндов :

— регистровая ( Register );

— косвенная регистровая ( Indirect Register );

— индексная ( Indexed );

— прямая ( Direct );

— относительная ( Relative );

— непосредственная ( Immediate ).

Кроме того, регистровая и косвенная регистровая адресации имеют ряд модификаций: они могут использовать сокращенный 4-битный адрес рабочего регистра, полный 8-битный адрес регистра, сокращенный 4-битный адрес рабочей пары регистров, полный 8-битный адрес регистровой пары. При адресации пар регистров используется четное выравнивание, т.е. допустимые адреса —четные числа. Шестнадцатибитные операнды занимают в регистровом файле пару регистров, причем по четному адресу размещается старший байт.

Все способы адресации операндов в системе команд МК Z8 приведены в табл.1.7. В таблице указаны условные обозначения способов адресации, используемые в дальнейшем в таблице команд, наименование способа адресации, обозначение операнда на языке ассемблера, диапазон значений адреса и номер рисунка, на котором дана графическая интерпретация способа адресации.

Следует отметить, что адреса типа R, RR, IR, IRR предполагают использование как полного 8-битного адреса регистра, так и сокращенного 4-битного. В последнем случае адрес размещается в младшей тетраде адресного байта, а в старшей тетраде указывается код 1110B (EH) :

Dst/src

Поэтому обращение к регистрам рабочей группы E СРФ возможно только с помощью рабочей регистровой адресации (см. п.п.1.2.2.1).

Таблица 1.7. Способы адресации операндов

Способ	Наименование	Операнд	Диапазон	Рис.
r	Рабочая регистровая(РР)	Rn	n=0,...,15	1.35
R	Регистровая или РР	RegRn	00H —FFH n=0,...,15	1.361.35
RR	Регистровая пара или PP пара (четное выравнивание)	Reg RRp	00H —FEH p=0,...,14	1.381.37
Ir	Косвенная РР	@Rn	n=0,...,15	1.39
IR	Косвенная регистровая или косвенная РР	@Reg @Rn	00H —FFH n=0,...,15	1.401.39
Irr	Косвенная через РР пару	@RRp	p=0,...,14	1.41
IRR	Косвенная через регистровую пару или РР пару	@Reg @RRp	00H —FEH p=0,...,14	1.421.41
X	Индексная	Reg(Rn)	00H —FFH	1.43
DA	Прямая	Addrs	0H —FFFFH	1.44
RA	Относительная	Addr	-128- +127	1.45
IM	Непосредственная	#Data	00H —FFH	1.46

1.3.2. Флаги процессора

Флаговый регистр FLAGS (FCH) содержит информацию о текущем состоянии процессора. Флаги и их расположение в регистре приведены на рис.1.47. Состояние флагового регистра после сброса является неопределенным.

Рис. 1.47. Регистр флагов FLAGS

Флаговый регистр FLAGS содержит 6 флагов состояния, информация в которых устанавливается в результате работы процессора. Четыре флага (C, V, Z, S) используются командами условного перехода. Два флага (H и D) используются командой десятичной коррекции. Оставшиеся два бита могут быть использованы как флаги пользователя (F1 и F2). Ниже подробно рассмотрено назначение каждого из основных флагов МК Z8.

1.3.2.1. Флаг переноса C (Carry Flag)

Флаг переноса устанавливается в 1, если в результате арифметической операции генерируется “перенос из” или “заем в” старший 7-ой бит результата. В противном случае флаг С очищается в 0.

В процессе выполнения команд циклического или арифметического сдвига флаг переноса С содержит последний бит, выдвинутый из указанного в команде регистра.

Команды могут устанавливать, сбрасывать или инвертировать (дополнять) флаг переноса.

1.3.2.2. Флаг нуля Z (Zero Flag)

Если в результате арифметической или логической операции получается нулевой результат, то флаг Z устанавливается в 1, в противном случае флаг Z очищается в 0.

Если результат команды проверки бита в регистре равен 00Н,0то флаг нуля устанавливается в 1, в противном случае — очищается в 0.

Если результат выполнения команды циклического или арифметического сдвига равен 00Н, флаг Z устанавливается в 1, иначе —сбрасывается в 0.

1.3.2.3. Флаг знака S (Sign Flag)

Флаг знака хранит значение старшего бита результата текущей арифметической или логической операции, операции циклического илиарифметического сдвига.

Для производства арифметических операций над числами со знаком в МК используется представление информации в дополнительном коде. Положительное число при этом идентифицируется в старшем значащем разряде и, соответственно, значение флага знака также равно 0. Отрицательное число идентифицируется 1 в старшем значащем разряде и, соответственно, флаг S также будет равен 1.

1.3.2.4. Флаг переполнения V (Overflow Flag)

Для знаковых арифметических операций, операций циклического и арифметического сдвигов флаг переполнения V устанавливается в 1, если результат больше максимально возможного положительного числа (+127) или меньше минимально возможного отрицательного числа (-128), представленного 8-битным дополнительным кодом. Флаг V устанавливается в 0, если переполнение отсутствует. В результате поразрядных логических операций флаг V всегда сбрасывается в 0.

1.3.2.5. Флаг десятичной коррекции D (Decimal Adjust Flag)

Флаг десятичной коррекции D используется для двоично-десятичной арифметики BCD (Binary Coded Decimal). Поскольку алгоритм десятичной коррекции различен для сложения и вычитания, этот флаг сохраняет информацию о последней выполненной команде, для последующей команды десятичной коррекции DA. После выполнения операциивычитания флаг D устанавливается в 1, а после операции сложения —очищается в 0.

1.3.2.6. Флаг полупереноса H (Half Carry Flag)

Флаг полупереноса H устанавливается в 1, когда при сложениичисел генерируется перенос из 3-его бита или при вычитании генерируется заем в 3-ий бит. Флаг H используется командой десятичной коррекции DA.