AVR教程系列一(8)：ATmega16 简介(三).docx
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2022-10-24
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ATmega16 简介（三）
ATmega16 指令执行时序
这一节介绍指令执行过程中的访问时序。AVR CPU 由系统时钟 clkCPU 驱动。此时钟直接来自选定的时钟源。
芯片内部不对此时钟进行分频。
Figure 6 说明了由 Harvard 结构决定的并行取指和指令执行，以及可以进行快速访问的寄存器文件的概念。
这是一个基本的流水线概念，性能高达 1 MIPS/MHz，具有优良的性价比、功能/ 时钟比、功能/ 功耗比。
Figure 7 演示的是寄存器文件内部访问时序。在一个时钟周期里，ALU 可以同时对两个寄存器操作数进行
操作，同时将结果保存到目的寄存器中去。
ATmega16 复位与中断处理
AVR 有不同的中断源。每个中断和复位在程序空间都有独立的中断向量。所有的中断事件都有自己的使能
位。当使能位置位，且状态寄存器的全局中断使能位 I 也置位时，中断可以发生。根据程序计数器 PC 的不
同，在引导锁定位 BLB02 或 BLB12 被编程的情况下，中断可能被自动禁止。这个特性提高了软件的安全性。
详见 P247“ 存储器编程” 的描述。
程序存储区的最低地址缺省为复位向量和中断向量。完整的向量列表请参见 P43“中断”。列表也决定了
不同中断的优先级。向量所在的地址越低，优先级越高。RESET 具有最高的优先级，第二个为 INT0 – 外
部中断请求 0。通过置位 MCU 控制寄存器 (MCUCR) 的 IVSEL，中断向量可以移至引导 Flash 的起始处。编
程熔丝位 BOOTRST 也可以将复位向量移至引导 Flash 的起始处。具体参见 P234“支持引导装入程序 – 在
写的同时可以读(RWW,Read-While-Write) 的自我编程能力”。
任一中断发生时全局中断使能位 I 被清零，从而禁止了所有其他的中断。用户软件可以在中断程序里置位
I 来实现中断嵌套。此时所有的中断都可以中断当前的中断服务程序。执行 RETI 指令后 I 自动置位。
从根本上说有两种类型的中断。第一种由事件触发并置位中断标志。对于这些中断，程序计数器跳转到实
际的中断向量以执行中断处理程序，同时硬件将清除相应的中断标志。中断标志也可以通过对其写”1”
的方式来清除。当中断发生后，如果相应的中断使能位为“0”，则中断标志位置位，并一直保持到中断执
行，或者被软件清除。类似的，如果全局中断标志被清零，则所有已发生的中断都不会被执行，直到 I 置
位。然后挂起的各个中断按中断优先级依次执行。
第二种类型的中断则是只要中断条件满足，就会一直触发。这些中断不需要中断标志。若中断条件在中断
使能之前就消失了，中断不会被触发。
AVR 退出中断后总是回到主程序并至少执行一条指令才可以去执行其他被挂起的中断。要注意的是，进入
中断服务程序时状态寄存器不会自动保存，中断返回时也不会自动恢复。这些工作必须由用户通过软件来
完成。
使用 CLI 指令来禁止中断时，中断禁止立即生效。没有中断可以在执行 CLI 指令后发生，即使它是在执行
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