11、AVR微控制器内部架构与算术逻辑指令解析

AVR微控制器内部架构与算术逻辑指令解析

1. RJMP指令详解

RJMP(相对跳转)指令通常出现在代码末尾,其以二进制数字1100开头,后面跟着一个12位地址。该地址是相对于程序计数器(PC)中的当前地址。若地址为正,程序跳转到更高地址;若为负,则跳转到更低地址。在指令集手册中,相对跳转指令的范围是PC – 2K + 1到PC + 2K(字)。

例如,在示例程序中,RJMP指令用于跳转到程序顶部,即跳转到更低地址。图6.15中该指令编码的地址是二进制补码格式的负数,如0b111111111100,十进制值为 -4。程序从地址0开始有四条16位指令,RJMP指令位于地址3。当执行RJMP指令时,PC值为3,根据公式PC – 地址 + 1 计算跳转地址,即3 – 4 + 1 = 0,所以程序会按预期跳转到地址0。不过在编程时,我们可以使用标签作为跳转目标,让汇编程序计算相对地址。

2. 寻址模式概述

寻址模式是微控制器或微处理器指令集架构的一部分,它规定了指令访问源数据和目标数据的不同方式,也就是指令如何寻址内存位置、寄存器或常量数据值。在AVR微控制器中,寻址模式允许指令访问程序内存和数据内存,数据内存包括SRAM以及映射到数据内存空间的寄存器,如寄存器文件和I/O寄存器。

3. 寄存器直接寻址

AVR寄存器直接寻址有两种变体:单寄存器和双寄存器直接寻址。单寄存器直接寻址的一个例子是CLR(清除寄存器)指令,该指令对目标寄存器的完整地址进行编码,从而可以直接寻址该寄存器。在CLR指令中,寄存器文件寄存器的地址实际上被编码了两次,因为源和目标是同一个寄存器。

4. I/O直接寻址
演示了为无线无人机电池充电设计的感应电力传输(IPT)系统 Dynamic Wireless Charging for (UAV) using Inductive Coupling 模拟了为无人机(UAV)量身定制的无线电力传输(WPT)系统。该模型演示了直流电到高频交流电的转换,通过磁共振在气隙中无线传输能量,以及整流回直流电用于电池充电。 系统拓扑包括: 输入级:使用IGBT/二极管开关连接到全桥逆变器的直流电压源(12V)。 开关控制:脉冲发生器以85 kHz(周期:1/85000秒)的开关频率运行,这是SAE J2954无线充电标准的标准频率。 耦合级:使用互感和线性变压器块来模拟具有特定耦合系数的发射(Tx)和接收(Rx)线圈。 补偿:包括串联RLC分支,用于模拟谐振补偿网络(将线圈调谐到谐振频率)。 输出级:桥式整流器(基于二极管),用于将高频交流电转换回直流电,以供负载使用。 仪器:使用示波器块进行全面的电压和电流测量,用于分析输入/输出波形和效率。 模拟详细信息: 求解器:离散Tustin/向后Euler(通过powergui)。 采样时间:50e-6秒。 4.主要特点 高频逆变:模拟85 kHz下IGBT的开关瞬态。 磁耦合:模拟无人机着陆垫和机载接收器之间的松耦合行为。 Power GUI集成:用于专用电力系统离散仿真的设置。 波形分析:预配置的范围,用于查看逆变器输出电压、初级/次级电流和整流直流电压。 5.安装使用 确保您已安装MATLAB和Simulink。 所需工具箱:必须安装Simscape Electrical(以前称为SimPowerSystems)工具箱才能运行sps_lib块。 打开文件并运行模拟。
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