4、微处理器架构与指令集详解

微处理器架构与指令集详解

1. PIC16F 微控制器

1.1 概述

PICmicro 系列包含多个不同的微处理器家族，这里聚焦于中端的 PIC16F 家族。该家族的微控制器字长为 8 位，指令长度为 14 位，采用哈佛架构，具备独立的数据和程序存储器。

1.2 处理器与内存组织

• 指令内存 ：最多可拥有 8192 字的闪存指令内存，指令字长 14 位。
• 数据内存 ：数据内存按字节寻址，静态随机存取存储器（SRAM）最多可达 368 字节，电可擦可编程只读存储器（EEPROM）数据内存最多 256 字节。
• 低功耗与安全特性 ：具备睡眠模式、可选不同时钟振荡器以不同速度运行等低功耗特性，还提供代码保护和组件识别位置等安全特性。

1.3 数据操作

1.3.1 地址范围

PIC16F 家族使用 13 位程序计数器，不同型号提供不同容量的指令或数据内存：低端型号为 2K 指令，中端为 4K，高端为 8K。

1.3.2 指令空间

程序计数器可从堆栈加载，内存的最低地址保存中断向量，其余部分分为四个页面。不同型号对页面的访问权限不同：低端设备只能访问页面 0；中端设备只能访问页面 1 和 2；高端设备可访问所有四个页面。

1.3.3 数据空间

数据内存分为四个存储体，由 STATUS 寄存器的两位 RP<1:0>