原创 PIC24HJ单片机自学笔记_PIC24H的CPU
简介：
PIC23H的CPU为带增强指令的哈弗结构，24位指令宽度，可寻址存储空间达4M*24bits。
除了改变程序流的指令外，其他的指令都是单周期指令。
寄存器：
带16个工作寄存器，每一个寄存器都可以用作数据地址和地址偏移。W15用来存储中断时候的堆栈指针。W14用来作为LNK和UNLK的堆栈帧指针。（？）
数据空间可以寻址64KB，或者32个字。高达32KB的数据空间可以映射到程序空间，在PSVPAG中设置，详细内容可以参考程序存储器中的内容。
寻址模式：
- 自寻址，无需操作
- 相对寻址
- 立即数寻
- 存储器直接寻址
- 寄存器直接寻址
- 寄存器间接寻址
下面的操作可以单指令完成：
- 数据或者程序诗句存储器读
- 工作寄存器读
- 数据存储器写
- 程序存储器读
因此，如果要操作A+B=C则三条指令就可以搞定。
算术逻辑单元：
乘法：17*17位的数据可以单指令周期完成，并且支持各种不同类型的数据，16*16，8*8均在单指令周期完成。
除法:支持迭代算法，32/16,16/16通过19个指令周期完成，计算过程中可以产生中断。
CPU方框图：
编程模块：
下面是可以被指令直接操作的模块，其中：
- W0~W15为工作寄存器阵列
- PC为23位指针
- SR为CPU的状态寄存器
- SPLIM：堆栈最大值
- TBLPAG：编程空间页地址
- PSVPAG：程序空间可见页地址
- RCOUNT：重复计数寄存器
- CORCON：CPU控制寄存器
工作寄存器：
16个工作寄存器可以用于存储数据，地址或者是偏置值，具体功能取决于指令，PIC24H的指令集分为两种：
- 寄存器指令：直接操作W寄存器，比如MOV W0 ,W1,和相加等。
- 文件寄存器指令，只有W0可以作为文件寄存器，名称为WREG，里面可以存放数据和直接存储到存储单元中，比如：
MOV WREG,0X0100ADD 0X0100,WREG
W寄存器的映射：既然W寄存器是一个映射，也可以直接给出地址，比如
MOV 0X0004,W10，这里0X0004就是W2也可以，将W寄存器中的作为一个地址指针直接操作，如MOV W1,[W2++]
W寄存器和字节模式的指令：字节指令，只会影响到目标寄存器的最低有效位，如果经过映射，则LSB和MSB都可以操作。
SHADOW寄存器：
影子寄存器，这个寄存器主要是用于在压栈和解压的时候，快速的备份起来。
主要有一下的东西在程序跳转和中断服务程序之前要保存：
- W0~W3
- SR(只保存N，OV,Z,C,DC位)
这里要注意的是，影子寄存器只有一级，如果要使用多个任务的时候，要记得保存其他的备份。
未初始化的W寄存器复位
所有的复位将清零W寄存器，在写之前都是未进行初始化的，试图使用一个未初始化的寄存器将引发器件复位。写W寄存器就是一个初始化过程，写字节不影响初始化检测逻辑。
软堆栈指针
W15作为一个专用的SSP自动被意外处理，调用和返回读写。同时也可以作为一个通用寄存器。这样简化了对堆栈指针的读写操作。
初始化W15为0X8000,如下，也就是SFR后，紧跟着开辟堆栈：
软堆栈通过PUSH和POP指令来实现，如下：
PUSH W0，就是将W0的数据保存到W15++的位置，也就是栈顶的位置。
POP W0，就是将--W15的内容解压出来，赋值给W0
还有一个要注意的地方:
PUSH W0
PUSH W1
POP W3
此时，W3为W1的内容，也就是说，解压出来赋值，而不是只能操作POP W2和POP W1，并且要注意顺序。
W14，软件堆栈帧指针。
这个是作为子程序的堆栈使用的，用于LNK和UNLK两条指令，具体的例子可以参考DS70157的编程手册。
堆栈指针溢出：
在中断的时候里面讲到过，如果堆栈的指针超出了限制的值，将产生一个复位。
堆栈指针错误：
如果指针指向0X0800更低的地址，堆栈出错产生。
CPU的寄存器描述：
- 状态寄存器分为两部分
- SRL：包括CPU的中断优先级，以及重复上一条指令的状态REPEAT。
- SRH：只有一位：DC，半溢出。
- 控制寄存器，只有两位，PSV和IPL3
- TBLPAG指针，在读写时HOLD住程序存储器地址的高8为，具体看程序存储器的内容。
- PSVPAG指针，映射可见页的指针， 具体看程序存储器的内容。
- DISICNT：关掉多久的中断使能，见中断内容
算术逻辑单元：
ALU影响：C,N,OV,DC位，具体指令影响的位，可以在编程参考手册中找到。
乘法和除法支持：
支持如下的乘除法运算：
乘法器支持多种数据类型的运算，运算的结果有些可以指定存储位置，有些是有默认位置的，而有些位置是不能存放的(W14和W15).
类型不同，指令也是不同的，如下：
除法指令支持两种除法模式，商和余数存储在W0和W1中，且以为每一位除数占用一条指令，所以两种算法的时间是一样的，这里要注意的是，除法占用的时间内，不能进行其他操作，所以必须用REPEAT的指令，并且由用户来添加。
还有一点需要注意的是，除法是可以由中断来打断的，并且除数为0时候，将进入陷阱复位。
编译器友好结构
为了产生高效的C码，结构有如下的设计
- 每条指令都可以进行数据存储器读，工作寄存器读，和数据存储器写，程序存储器读的操作，所以A+B=C的操作单指令就可以完成
- 指令的地址模式非常灵活，适用于编译器需求
- 工作寄存器以及W15用于堆栈的设计
- 数据空间线性间接寻址
- 部分数据空间映射到程序空间，允许常数的存储，加快了数据的读写。
支持多位位移
指令如下：
指令流的类型：
大部分都是单指令周期，但是也有如下的类型不止单周期，PIC24HJ的指令流类型有如下7种：
- 单指令字，单周期，大部分都是这种，也就是一个指令周期取，一个指令周期执行
- 单指令字，双周期，这种用于那种需要取两次操作数的时候
- 单指令字，两到三指令周期，主要用于跳转，取第一个，执行，第二个，需要丢掉，但是此时第三个也已经取了，还要丢掉一次，同时取第四个数，才开始执行第四个数。
- 还有一种是需要丢掉两个数据的情况，类似上面的问题。
- 有些指令需要三条周期，如RETFIE，RETURN，RETLW指令
- TABLE读写
- 两指令字，两指令周期
- 跟地址寄存器拥堵有关，比如两个X_DATA空间的读写操作
编程流的循环控制：
重复：可以设置重复的次数，紧跟在REPEAT指令后面。也可以设置RCOUNT里面。
同时这个循环还有一个标志位，在上面介绍过。
在循环的时候，同样可以中断。并且，这个指令也可以在中断内部使用，当同时使用的时候要注意堆栈。
也可以软件清RCCUNT。
有些指令后面是不能立刻跟一条循环指令的，如：
- 程序流控制指令
- REPEAT指令
- DISI，ULNK，LNK,PWRSAV,RESET指令
- MOV.D指令
地址寄存器的操作：
看下表：
指令拥堵的时候，有两个问题要考虑：时间和在中断情况下的使用。
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