为什么AVR单片机需要写1作为清0中断标志位

佚名 发表于 2020-04-07 16:02:59 收藏 已收藏
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为什么AVR单片机需要写1作为清0中断标志位

佚名 发表于 2020-04-07 16:02:59
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关于“为何AVR使用写1作为清0中断标志位的手段”这个问题我看过很多的相关资料。在AVR的手册中并没有给出为什么的解释,只是强调了“写1清0中断标志位”。同时我也看到很多新的芯片,如DSP等,也是采用写1清零标志位的。但没有找到更专业的,或从根源上的说明,如果那位有这方面的知识或资料,欢迎深入的讨论学习。

下面是我个人的分析和解释,供参考。

1。首先从硬件上的考虑,通常的读写处理单元是以8BIT字节为单位的,因为数据总线一般是8位的倍数。这样对位的操作就不方便,不能直接写1位(会改变其它的位),需要先读到寄存器,然后改动1位,最后回写,需要更多的时间。

2。对于RAM操作一般采用直接写的方式,所以对RAM基本上没有直接的位操作指令。而对于寄存器是可以直接位操作的,但如果对所有的寄存器都能实现位操作,那么硬件结构上就非常复杂和庞大了,所以必须采用一种折中的处理方法。

3。现在的趋势是采用C语言编写系统程序,而标准的C中,没有位变量的概念,最小的单位也是字节。因此硬件的设计上面也要考虑能发挥C语言的优势。

以上是我分析的原因。因为已经超出了我研究的方向(我侧重于应用),可能不全面或有偏差。下面回到AVR本身。

为什么AVR单片机需要写1作为清0中断标志位

我们可以注意到:

1。AVR没有“位”空间,也就是说没有单独的“位”地址,所有的位寻址是基于8位的寄存器的,所以基本寻址方式是以寄存器为主的。

2。因此AVR没有专门的位寻址指令,它本身的位操作指令很少,都是在寄存器寻址的基础上,对寄存器的某位进行操作。

3。除了对状态寄存器SREG中的位有直接的操作指令外(SREG太特殊了,必须要有专用的位操作指令),能够对其它寄存器的位操作的指令只有2个。

a)BST、BLD。这个指令的周期是1CK,他是将SREG中的T标志位与32个通用寄存器的位之间交换数据的指令。如果要对32个寄存器的1位进行设置的话(比如置1),必须先使用指令将SREG中的T置1,然后使用BLD指令将T的值写到寄存器的某位。需要2个CK时间。

b)SBI、CBI。这2条指令是对前32个(注意:仅对前32个I/O空间!)I/O空间的寄存器的位进行设置的指令。这2个指令的执行时间是2个CK。AVR对寄存器操作的指令大多数都是1个CK,而这2个指令为何需要2个CK?原因在与写的时候还是8位一起写,因此改变1位需要先读,修改1位,再回写。这样保证了其它位不变,但时间需要2个CK了。

4。正是由于第3点(b),所以PA、PB、PC、PD等I/O口的寄存器均在前32个I/O空间,这样就实现了方便的单独的按位控制I/O口了。

5。不同C编译器,位处理是不同的。ICC、IAR基本没有扩展位处理,按标准C来处理,因为他们考虑的可移植性更加多些。而CVAVR扩展了位变量(放在32个工作寄存器中)和位操作(仅能对I/O空间前32个寄存器),因此用户使用起来更方便些。但要注意,对I/O空间后32个寄存器,CVAVR也不能实现位操作的。

最后看一下中断标志位的处理。在AVR中对中断标志位的处理是根据不同情况采用不同的处理方法的,在上面的英文说明中已经给出了解释。有的是进入执行中断由硬件清除,有的是读某个寄存器后由硬件清除。而软件清除通常是写“1”,为什么?

看一下M16的手册,发现外部中断标志寄存器GIFR(0X3A)、和T/C的中断标志寄存器TIFR(0X38),都在I/O空间的后32个地址中,而且全部是中断标志寄存器。因此不管是ICC、IAR、还是CVAVR,肯定不能使用SBI、CBI指令对位操作了,只能是对1个寄存器8位同时写操作了。

那么,通常在C中如何改变1位置1呢?通常大家认为正确的语句是:XXXX |= 0B00000001;其功能是将XXXX先读出,然后同0B00000001或,使最低位为1,其它位保持不变。实际需要3条汇编指令的。改变1位置0:XXXX &= 0B11111110;同样需要3条汇编指令的。

AVR采用写“1”清“0”中断标志位(写“0”不影响标志位),那么语句就可以直接使用TIFR = 0B00000001了,只需要2条汇编。将最低位的标志位清“0”,同时保证了其它标志位的不变。(!!!注意,反而使用TIFR |= 0B00000001是错误的!!!因为,如果其它的位本身是1的话,这样反而也被清掉了)

另外,写“0”清“0”中断标志位的话,那么写“1”到中断标志位的话应该如何定义呢?中断标志位应该是硬件置1的,如果软件可以置1,会带来更多的麻烦。

实际上,上面的英文解释还是不全面的,容易引起一些误解。

a)只能对于TIFR、GIFR使用TIFR = 0B00000001这样的语句,因为只有这两个寄存器中,全部都是中断标志位。

b)而对于一些其它的中断标志位,如果它所在的寄存器中还有一些是非中断标志位的,就必须使用XXXX |= 0B00000001的写法了。

c)对于非中断标志位的设置,还是必须使用XXXX |= 0B00000001这样的形式的。
责任编辑;zl

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