文档介绍：3. 两级指令流水线结构
PIC系列微控制器的取指和执行采用指令流水线结构(见图4),当一条指令被执行时允许下一条指令同时被取出,使得在每个时钟周期可以获得最高效率。在大多数微控制器中,取指和指令执行都是顺序进行的。而在指令流水线结构中,取指和指令执行在时间上是相互重叠的,所以才可能实现单周期指令。
只有涉及到改变程序计数器PC(Progran Counter)值的程序分支指令(例如GOTO、CALL或对PC写操作)等才需要两个周期。
PIC系列微控制器技术性能特点
1 高速度
由于PIC系列控制器所用的宽字单周期指令、哈佛双总线和RISC结构,其数据吞吐率最高可达6MIPS(即每秒钟可执行600万条指令),这几乎是其它大多数8位微控制器速度的4倍。
2 实时执行
对时间要求苛刻的应用,例如电机控制、高速I/O或串行数据位流操作等,PIC系列微控制器可以提供一种新的低成本的解决方案。利用PIC高性能算法处理能力的实时性可以取代低效率的存储操作和精确度不高的查表法。
设计师还可以用PIC微控制器,通过对其编程来取代那些低档的门阵列、PLD、胶合(Glue Logic)逻辑和多芯片状态机等设计来进一步开发其高性能价格比的优点,PIC微控制器除了其价格优势外,设计师还可以得到多方面的可编程灵活性、强有力的控制器功能和节约空间的诸多好处。
3 低功耗
由于采用全静态CMOS设计,电源操作能耗很低,但非常可靠。因为片内有上电复位电路、监视定时器电路和RC振荡器电路选择等,所以就不需要增加价格较高的片外支持的功能元器件,从而降低了系统成本和系统功耗。PIC的小晶片尺寸加上MICROCHIP先进的CMOS技术使芯片具有很宽的性能范围以及低工作电流(典型值:在3V,32kHz时工作电流为15μA)和极小的待命状态电流(休眠方式3V工作情况下小于1μA)。低电流特性应用于长寿命电池供电的系统是很理想的。
4 用户可选择振荡器
片内集成带有RC振荡器的监视定时器,而且引进了“用户可选择振荡器”的新设计概念,它允许用户在4种从直流到20MHZ(200ns)频率范围内选择一种振荡形式让芯片执行指令,以优化系统的功耗。这4种振荡方式是:RC型—低成本的RC振荡器,XT型—标准的石英晶体振荡器,HS型—高速石英晶体振荡器和LP型—低功耗低频石英晶体振荡器。
5 程序代码加密保护
具有程度代码加密保护功能,可通过对片内EPROM保密设置进行加密。
6 功能强大的I/O性能
PIC系列微控制器的一个特点就是其输入输出功能十分强大。芯片可以在一个指令周期内(200ns)对任何寄存器(包括I/O寄存器)中的任何一位完成位置1、位清零和位测试功能。所以PIC系列芯片与外部电路和接口效率非常高,可以用来作为高速I/O控制器。
PIC的I/O口有多种功能,通过软件配置,每2个引脚都可以对输入和输出分别分时多路复用,或者可以被编程呈高阻状态,例如可以支持用普通总线进行多片配置。
数据输入线允许有25mA的倒灌电流,可以直接驱动LED。
7 可编程的特殊外围接口性
(1)双10位/20KHZ,8位/80KHZ的PWM(脉宽调制)接口;
(2)可多达8个通道8位、26μs SAR A/D转换器;
(3)16通道16位单斜率积分A/D转换器;
(4)双5mV典型偏置的比较器;
(5)8位D/A转换器;
(6)内部集成的温度传感器;
(7)内部集成的基准电压源;
(8)内部集成的振荡器;
(9)32*4点阵多路复用的LCD驱动器;
(10)8/9位通用异步串行接收发送器USART(串行通信接口);
(11)用电池供电的实时时钟;
(12)双16位200ns捕捉寄存器;
(13)双16位200ns比较输出接口;
(14)并行从动(SLAVE)端口;
(15)64字节EEPROM数据存储器。
8 中断特性
PIC16CXX和PIC17CXX有中断功能。根据要求可以选用多个不同数目的内容和外部中断源。中断控制可以进行全局控制和分别控制。外围接口的中断优先级用软件确定。可以用几个不同的中断源激活处理从休眠状态中苏醒。有固定的中断开销时间,同步中断是3个周期(Tcy)。
PIC16F74单片机
特点
一、高性能RISC结构CPU
•精简指令集,仅35条单字节指令,易学易用
•除地址分支跳转指令(GOTO、CALL)为双周期指令,其余皆为单周期指令
•执行速度
时钟振荡指令周期40HZ 100us1MHZ 4us4MHZ 1us10MHZ 400ns20MHZ 200ns
•八级硬件堆栈
•多种硬件中断
•直接、间接、相对三种寻址方式
二、功能部件特性
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