1 - dCC-UFRJ

Memórias, barramemtos e processador do PIC16F883
1. Memórias
1.1. RAM estáticas:
1. Banco de registradores: 9 bits de endereço e 8 bits de dados:
256 palavras de dados +
4 registradores do processador +
cerca de 40 registradores de entrada e saída.
2. Pilha de chamada de subprogramas: 3 bits de endereço e 8 palavras de 13 bits.
1.2. Memórias Flash:
1. Memória de programa: 12 bits de endereço e 14 bits de dados, 4K palavras disponíveis;
2. Memória de dados: 8 bits de endereço e 8 bits de dados, 256 palavras.
2. Endereçamento
2.1. Banco de registradores:
Os endereços de nove bits empregados para selecionar um dos registradores podem ser fornecidos
de forma direta ou indireta.
Na forma direta, os sete bits menos significativos do endereço são fornecidos diretamente na
instrução e os dois bits mais significativos vem dos bits denominados RP0 e RP1 do registrador de
indicadores. Dessa forma, o espaço de endereçamento fica dividido em quatro partes. Cada uma dessas
quatro partes ( denominadas bancos de registradores ) corresponde a 128 endereços e é selecionada por
uma das combinações dos valores de RP0 e RP1.
Ou seja, os valores dos bits RP0 e RP1 definem qual dos bancos pode ser endereçado de forma
direta.
Na forma indireta, que é empregada sempre que for realizado um acesso ao pseudo registrador cujo
endereço é 00, 80, 100 ou 180, os oito bis menos significativos são fornecidos pelo registrador denominado
FSR e o bit mais significativo do endereço vem do bit denominado IRP do registrador de indicadores. Dessa
forma, quando essa forma de endereçamento é empregada, o espaço de endereçamento fica dividido em
duas metades, cada uma com 256 endereços e o valor do bit IRP define qual dessas metades está
correntemente sendo usada.
2.2. Pilha
A pilha só é empregada durante a execução de chamadas de rotina ( quando o valor do apontador de
programa é empilhado ) e retornos de rotina ( quando o valor armazenado no topo da pilha é copiado para o
apontador de programa ). Ela é endereçada por um apontador de pilha ( de três bits ) que não é visível.
2.3. Memória de programa
A memória de programa geralmente é endereçada pelo apontador de programa ( PC ), que é um
registrador de 13 bits.
Porém, também é possível realizar escritas e leituras nessa memória. Nesse caso, essa memória é
tratada como se fosse um dispositivo de entrada e saída e os endereços e também os dados a serem escritos
ou que foram lidos dessa memória são colocados em pares de registradores de interface específicos.
Durante á realização dessas operações de leitura ou escrita nessa memória o processador fica parado (
executando "nops" ) porque não pode ler o código da próxima instrução a ser executada.
2.4. Memória de dados.
A memória de dados é tratada como se fosse um dispositivo de entrada e saída e os seus endereços
e também os dados a serem escritos ou que foram lidos dessa memória são colocados em registradores de
interface específicos.
3. Processador
3.1. Registradores
Nome
Endereço
W
00 | 80 |
100 | 180
02 | 82 |
102 | 182
IND
PCL
STATUS
FSR
PCLATH
INTCON
03 | 83 |
103 | 183
Função
Registrador de trabalho ( acumulador )
Pseudo registrador usado para referenciar o registrador cujo endereço é igual ao
valor armazenado no registrador FSR
8 bits menos significativos do apontador de instrução
Registrador de Indicadores
Bit Nome Função
C
0
Vai um ou não pede emprestado
DC Vai um do quarto para o Quinto bit
1
Z
2
Zero
PD\ É zerado pela instrução "SLEEP"
3
TO\ É zerado quando ocorre um reset causado pelo Watch dog
4
RP0
5
Bits mais significativos do endereço usado em endereçamento direto
RP1
6
IRP Bit mais significativo do endereço usado em endereçamento indireto.
7
04 | 84 |
Informa o endereço do registrador referenciado indiretamente
104 | 184
0A | 8A |
Valor a ser atribuído aos bits mais significativos do apontador de instrução
10A | 18A
Registrador de controle das interrupções
Bit Nome Função
0 RBIF Interrupção de alteração do registrador B pendente
1 INTF Interrupção externa ( RB0 ) pendente
T0IF Interrupção do “Timer0” pendente
2
0B | 8B |
10B | 18B 3 RBIE Interrupção de alteração do registrador B habilitada
4 INTE Interrupção externa ( RB0 ) habilitada
T0IE Interrupção do “Timer0” habilitada
5
6 PEIE Interrupção das demais interfaces habilitada
GIE Interruções habilitadas
7
3.2. Ciclo de execução das instruções:
Cada instrução normalmente é executada em quatro ciclos de relógio. Durante a execução de cada
instrução é realizada simultaneamente a busca do código da próxima instrução a ser executada.
Por causa dessa simultaneidade, sempre que o apontador de programa é modificado durante a
execução de uma instrução, a instrução empregará dois ciclos de instrução ( oito ciclos de relógio ) para ser
executada. Isso é necessário porque o código de instrução buscado durante a execução da instrução foi
aquele que está armazenado na posição da memória de programa cujo endereço corresponde ao valor que o
apontador de programa tinha antes de ser modificado pela instrução.
Durante o ciclo de instrução adicional, o processador executa um "nop" e busca o código da instrução
armazenada na posição de memória endereçada pelo novo valor do apontador de instrução.
Essa duplicação do tempo da execução ocorre tanto durante a execução de instruções de desvio
incondicional como durante a execução de intruções de desvio condicional com a condição atendida e
também durante a execução de instruções que alterem o valor armazenado no registrador PCL.
Sempre que o valor do registrador PCL for alterado por uma instrução o apontador de programa
receberá um valor formado pela concatenação dos cinco bits menos significativos do valor armazenado no
registrador PCLATH com os oito bits que foram enviados para o registrador PCL.
3.3. Os formatos das instruções
As palavras de instrução são formadas por 14 bits que contém o código da instrução e valores literais
que desempenham o papel de operandos imediatos. São empregados cinco formatos de instrução:
Nome do
formato
Número de
instruções
Controle
Byte oriented
5
16 ( 31 )
Bit oriented
4
0
1
Desvios
2
1
0
Com literal
7
1
1
13
12
00
11
10
9
Número do bit
8
7
6
5
00.0000.0
Código de operação Dst
Código de
Número do bit
operação
Cod
Op.
Código de operação
4
3
2
1
0
Código de operação
Endereço
Endereço
Alvo do desvio
Constante
São empregados os seguintes valores literais:
Nome do
valor literal
Tamanho
Posição
( bits )
Dst
1
Bit 7
Endereço
7
Bits 0 a 6
Número do bit
3
Bits 7 a 9
Alvo do desvio
11
Bits 0 a 10
Constante
8
Bits 0 a 7
Função
Se for zero, indica que o valor produzido deve ser armazenado no
registrador W, se for um, indica que esse valor deve ser armazenado
em um registrador do banco de registradores
Fornece os sete bits menos significativos do valor empregado para
selecionar qual dos registradores deve ser empregado
Indica qual é o bit que deve ser alterado ou testado
Fornece os onze bits menos significativos do valor a ser colocado no
apontador de instrução para realizar um desvio
Fornece uma constante que será diretamente empregada como
operando pela instrução
3.4. Instruções em ordem de código de operação
Mnemônico e
Ciclos
operandos
Código
Tipo
Descrição
00.0000.0XX0.0000
00.0000.0000.1000
00.0000.0000.1001
00.0000.0110.0011
00.0000.0110.0100
C.1
D.1
D.2
C.2
C.3
NOP
RETURN
RETFIE
SLEEP
CLRWDT
1
2
2
1
1
Nenhuma operação
Retorno de subrotina
Retorno de interrupção ( GIE recebe 1 )
Entra no modo "stand by"
Zera o tempo do "watch dog"
00.0000.1FFF.FFFF
00.0001.0XXX.XXXX
00.0001.1FFF.FFFF
M.1
M.2
M.3
MOVWF F
CLRW
CLRF F
1
1
1
00.0010.DFFF.FFFF
A.1
SUBWF F,D
1
00.0011.DFFF.FFFF
00.0100.DFFF.FFFF
00.0101.DFFF.FFFF
00.0110.DFFF.FFFF
00.0111.DFFF.FFFF
00.1000.DFFF.FFFF
00.1001.DFFF.FFFF
00.1010.DFFF.FFFF
A.2
A.3
A.4
A.5
A.6
M.4
A.7
A.8
DECF F,D
IORWF F,D
ANDWF F,D
XORWF F,D
ADDWF F,D
MOVF F,D
COMF F,D
INCF F,D
1
1
1
1
1
1
1
1
00.1011.DFFF.FFFF
D.3
DECFSZ F,D
1|2
00.1100.DFFF.FFFF
00.1101.DFFF.FFFF
00.1110.DFFF.FFFF
A.9
A.10
A.11
RRF F,D
RLF F,D
SWAPF F,D
1
1
1
00.1111.DFFF.FFFF
D.4
INCFSZ F,D
1|2
Move o W para um registrador
Zera o W
Zera um registrador
Soma o complemento a dois de W a um
registrador
Decrementa um registrador
Ou de W com um registrador
E de W com um registrador
Ou exclusivo de W com um registrador
Soma W a um registrador
Move um registrador
Complementa um registrador
Incrementa um registrador
Decrementa um registrador e se o
resultado for zero, pula a próxima
instrução
Rola um registrador para a direita
Rola um registrador para a esquerda
Troca os Quartetos de um registrador
Incrementa um registrador e se o
resultado for zero, pula a próxima
instrução
01.00BB.BFFF.FFFF
01.01BB.BFFF.FFFF
A.12
A.13
BCF F,B
BSF F,B
1
1
01.10BB.BFFF.FFFF
D.5
BTFSC F,B
1|2
01.11BB.BFFF.FFFF
D.6
BTFSS F,B
1|2
10.0KKK.KKKK.KKKK
10.1KKK.KKKK.KKKK
D.7
D.8
CALL K
GOTO K
2
2
Chama um subprograma
Desvia para o alvo especificado
11.00XX.KKKK.KKKK
M.5
MOVLW K
1
11.01XX.KKKK.KKKK
D.9
RETLW K
2
11.1000.KKKK.KKKK
11.1001.KKKK.KKKK
11.1010.KKKK.KKKK
A.14
A.15
A.16
IORLW K
ANDLW K
XORLW K
1
1
1
11.110X.KKKK.KKKK
A.17
SUBLW K
1
11.111X.KKKK.KKKK
A.18
ADDLW K
1
Move uma constante para o W
Move uma constante para W e retorna
do subprograma
Ou de uma constante com W
E de uma constante com W
Ou exclusivo de uma constante com W
Soma uma constante ao complemento a
dois de W
Soma uma constante a W
Indicadores
alterados
GIE
TO\, PD\
TO\, PD\
Z
Z
C, DC, Z
Z
Z
Z
Z
C, DC, Z
Z
Z
Z
C
C
Zera um bit de um registrador
Coloca um em um bit de um registrador
Se o bit especificado for zero, pula a
próxima instrução
Se o bit especificado for um, pula a
próxima instrução
Z
Z
Z
C, DC, Z
C, DC, Z
Código
00.0001.1FFF.FF
FF
00.0001.0XXX.XX
XX
00.1000.DFFF.FF
FF
11.00XX.KKKK.KK
KK
00.0000.1FFF.FF
FF
Aritméticas
Rot
3. Aritméticas e Lógicas com
op. imediato
Lógicas
2. Aritméticas e Lógicas sem op. imediato
Bits
Grupo
1.
Movimentação de dados
3.5 Tabela de instruções em ordem de tipo e mnemônico
01.00BB.BFFF.FF
FF
01.01BB.BFFF.FF
FF
00.1110.DFFF.FF
FF
00.0111.DFFF.FF
FF
00.0011.DFFF.FF
FF
00.1010.DFFF.FF
FF
00.0010.DFFF.FF
FF
00.1101.DFFF.FF
FF
00.1100.DFFF.FF
FF
00.0101.DFFF.FF
FF
00.1001.DFFF.FF
FF
00.0100.DFFF.FF
FF
00.0110.DFFF.FF
FF
11.111X.KKKK.KK
KK
11.110X.KKKK.KK
KK
11.1001.KKKK.KK
KK
11.1000.KKKK.KK
KK
11.1010.KKKK.KK
KK
Tipo
Mnemônico e
Ciclos
operandos
Descrição
Indicadores
alterados
M.3
CLRF F
1
Zera um registrador
Z
M.2
CLRW
1
Zera o W
Z
M.4
MOVF F,D
1
Move um registrador
Z
M.5
MOVLW K
1
Move uma constante para o W
M.1
MOVWF F
1
Move o W para um registrador
A.12
BCF F,B
1
Zera um bit de um registrador
A.13
BSF F,B
1
Coloca um em um bit de um registrador
A.11
SWAPF F,D
1
Troca os Quartetos de um registrador
A.6
ADDWF F,D
1
Soma W a um registrador
A.2
DECF F,D
1
Decrementa um registrador
Z
A.8
INCF F,D
1
Incrementa um registrador
Z
A.1
SUBWF F,D
1
Soma o complemento a dois de W a um
registrador
A.10
RLF F,D
1
Rola um registrador para a esquerda
C
A.9
RRF F,D
1
Rola um registrador para a direita
C
A.4
ANDWF F,D
1
E de W com um registrador
Z
A.7
COMF F,D
1
Complementa um registrador
Z
A.3
IORWF F,D
1
Ou de W com um registrador
Z
A.5
XORWF F,D
1
Ou exclusivo de W com um registrador
Z
A.18
ADDLW K
1
Soma uma constante a W
C, DC, Z
A.17
SUBLW K
1
Soma uma constante ao complemento a
dois de W
C, DC, Z
A.15
ANDLW K
1
E de uma constante com W
Z
A.14
IORLW K
1
Ou de uma constante com W
Z
A.16
XORLW K
1
Ou exclusivo de uma constante com W
Z
C, DC, Z
C, DC, Z
4. Desvios incondicionais
10.0KKK.KKKK.KK
KK
10.1KKK.KKKK.KK
KK
00.0000.0000.10
01
11.01XX.KKKK.KK
KK
00.0000.0000.10
00
5. Desvios condicionais
01.10BB.BFFF.FF
FF
01.11BB.BFFF.FF
FF
00.1011.DFFF.FF
FF
00.1111.DFFF.FF
FF
6. Controle
00.0000.0110.01
00
00.0000.0XX0.00
00
00.0000.0110.00
11
D.7
CALL K
2
Chama um subprograma
D.8
GOTO K
2
Desvia para o alvo especificado
D.2
RETFIE
2
Retorno de interrupção ( GIE recebe 1 )
D.9
RETLW K
2
Move uma constante para W e retorna do
subprograma
D.1
RETURN
2
Retorno de subrotina
D.5
BTFSC F,B
1|2
D.6
BTFSS F,B
1|2
D.3
DECFSZ F,D
1|2
D.4
INCFSZ F,D
1|2
C.3
CLRWDT
1
Zera o tempo do "watch dog"
C.1
NOP
1
Nenhuma operação
C.2
SLEEP
1
Entra no modo "stand by"
GIE
Se o bit especificado for zero, pula a
próxima instrução
Se o bit especificado for um, pula a próxima
instrução
Decrementa um registrador e se o resultado
for zero, pula a próxima instrução
Incrementa um registrador e se o resultado
for zero, pula a próxima instrução
TO\, PD\
TO\, PD\