微控制器及其控制方法技术

一种微控制器，包括：指令处理装置；数据运算装置；及控制单元控制指令处理装置完成取指令及对指令的译码，控制数据运算装置根据所述指令的译码或还根据所述指令进行运算，并将所述运算结果写入所述数据运算装置或所述指令处理装置，其中，所述指令处理装置包括程序计数器、程序存储器，指令预取寄存器、指令寄存器、指令缓冲寄存器及指令译码器，所述程序计数器与所述程序存储器连接，所述指令预取寄存器与所述程序存储器、所述指令寄存器及所述指令缓冲寄存器连接，所述指令寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述指令译码器之间，所述指令缓冲寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述数据运算装置之间，所述微控制器运行速度快且功耗小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微控制器，尤其涉及一种用于胎压监测的微控制器。
技术介绍
目前，汽车轮胎爆胎是突发性交通事故发生的重要原因，而造成汽车轮胎爆胎的主要原因是汽车胎压异常。目前大部分汽车都配置有汽车轮胎胎压监测系统。汽车轮胎胎压监测系统包括轮胎压力监测模块和中央监视器。汽车轮胎胎压监测系统为通过轮胎压力监测模块采集汽车轮胎压力和温度数据，并将采集的汽车轮胎压力和温度数据传送至汽车的驾驶舱内的中央监视器来提供轮胎数据给用户，在轮胎胎压异常时，发出报警信号，从而提醒驾驶者。而轮胎压力监测模块的核心为微控制器。现有通常采用8051单片机来作为轮胎压力监测模块的微控制器，但是8051单片机执行一条指令的时间为12个或24个时钟周期，指令运行速度较慢，功耗较大。
技术实现思路
本专利技术提供一种运行速度快且功耗小的微控制器及控制方法。本专利技术的实施例提供一种微控制器，包括：数据总线；控制单元；指令处理装置，所述指令处理装置与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述指令处理装置完成取指令及对指令的译码；数据运算装置，所述数据运算装置与所述控制单元及所述数据总线连接，所述控制单元控制所述数据运算装置根据所述指令的译码或还根据所述指令进行运算，得到运算结果，并通过所述数据总线将所述运算结果写入所述数据运算装置或所述指令处理装置；及时钟发生器，所述时钟发生器用于产生所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元的时钟信号，并将所述时钟信号输出至所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元；其中，所述指令处理装置包括程序计数器、程序存储器，指令预取寄存器、指令寄存器、指令缓冲寄存器及指令译码器，所述程序计数器与所述程序存储器连接，所述指令预取寄存器与所述程序存储器、所述指令寄存器及所述指令缓冲寄存器连接，所述指令寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述指令译码器之间，所述指令缓冲寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述数据运算装置之间；其中，所述指令预取寄存器存储从所述程序存储器中逐条读取的指令；所述指令寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令或指令的第一个字节；所述指令缓冲寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令的第二个字节。较佳的，所述微控制器还包括地址总线及特殊功能寄存器组，所述特殊功能寄存器组连接在所述地址总线及数据总线之间，所述控制单元将所述指令缓冲寄存器中的指令的操作数地址或相对位移量通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组，并通过所述数据总线将所述特殊功能寄存器组中的操作数地址对应的操作数或相对位移量传送至数据运算装置，以供所述数据运算装置进行运算。较佳的，所述数据运算装置包括数据选择器、多路选择器及运算单元，所述数据选择器与所述指令缓冲寄存器及所述地址总线连接，在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数时，所述控制单元通过所述多路选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数传送至所述运算单元，在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数地址或相对位移量时，所述控制单元通过所述所述数据选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数地址或相对位移量通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组。较佳的，所述微控制器还包括中断控制模块，所述中断控制模块包括：中断控制寄存器，所述控制单元通过设置所述中断控制寄存器来允许或者不允许中断；中断信号寄存器，所述控制单元在允许中断时，从中断源采集中断信号，并将从所述中断源所采集的中断信号存储在所述中断信号寄存器；优先级编码器，所述优先级编码器中存储有预设的各中断的优先级别，所述控制单元将所述中断信号寄存器中的中断信号传送至优先级编码器，并控制所述优先级编码器根据预设的各中断的优先级别来确定所采集的中断信号的优先级别；中断信号缓冲器，所述控制单元将所述优先级别最高的中断信号传送至所述中断信号缓冲器；及中断向量寄存器，所述控制单元确定中断信号缓冲器中的优先级别最高的中断信号的中断地址，并将所述中断地址存储在所述中断向量寄存器。较佳的，所述指令包括运算指令及跳转指令，所述跳转指令包括双字节的跳转指令及三字节的跳转指令，所述运算指令的处理需要一个包括四个时钟周期的指令周期，所述双字节的跳转指令的处理需要一个包括五个时钟周期的指令周期，所述三字节的跳转指令的处理需要一个包括六个时钟周期的指令周期。本专利技术还提供一种控制方法，所述控制方法包括：提供一数据总线；提供一指令处理装置，所述指令处理装置包括程序计数器、程序存储器，指令预取寄存器、指令寄存器、指令缓冲寄存器及指令译码器；提供一数据运算装置；提供一时钟发生器，所述时钟发生器产生所述指令处理装置及所述数据运算装置的时钟信号，并将所述时钟信号输出至所述指令处理装置及所述数据运算装置；控制所述指令预取寄存器根据所述程序计数器中的地址从所述程序存储器中获取指令；控制所述指令寄存器从所述指令预取寄存器中获取指令的第一个字节，控制所述指令缓冲寄存器从所述指令预取寄存器中获取指令的第二个字节，并将所述指令的第二个字节输出至所述数据运算装置；控制所述指令译码器对所述指令的第一个字节译码；及控制所述数据运算装置根据所述指令的第一个字节的译码及所述指令的第二个字节进行运算，得到运算结果，并通过所述数据总线将所述运算结果写入所述数据运算装置或所述指令处理装置。较佳的，所述控制方法还包括：提供一地址总线；提供一特殊功能寄存器组；及将所述指令缓冲寄存器中的指令的操作数地址通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组，并通过所述数据总线将所述特殊功能寄存器组中的数据传送至数据运算装置，以供所述数据运算装置进行运算。较佳的，所述控制方法还包括：提供所述数据运算装置包括数据选择器、多路选择器及运算单元；在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数时，通过所述多路选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数传送至所述运算单元；及在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数地址或相对位移量时，通过所述所述数据选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数地址或相对位移量通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组。较佳的，所述控制方法还包括：所述指令为双字节跳转指令，在第一个时钟周期，控制所述指令寄存器从所述指令预取寄存器中获取指令的第一个字节；在第二个时钟周期，确定是否需要跳转，当确定需要跳转时，将所述程序计数器中的地址传送至所述数据运算装置，并将所述指令缓冲寄存器中的指令的第二个字节输出至所述数据运算装置；在第三个时钟周期，控制所述数据运算装置根据所接收的所述程序计数器中的地址及所述指令缓冲寄存器中的指令的第二个字节进行与运算来得到跳转地址；在第四个时钟周期，将所述跳转地址写入所述程序计数器中，控制所述指令预取寄存器根据所述程序计数器中的跳转地址从所述程序存储器中获取指令，并将所述程序计数器中的地址加一；及在第五个时钟周期，将所述指令译码器所译码的信息丢弃，并等待一个时钟周期。较佳的，所述控制方法还包括：提供一中断信号寄存器；提供一优先级编码器；提供一中断信号缓冲器；提供一中断向量寄存器；提供一二级堆栈；当允许中断时，在第一个时钟周期，采集中断信号，将所采集的中断信号写入所述中断信号寄存器，并将所述中断信号从所述中断信号寄存器传送至所述优先级编码器，控制所述优先级编码器根据预设的各中断的优先级别来确定所述中断信号的优先级别；在第二个时钟周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微控制器，包括：数据总线；控制单元；指令处理装置，所述指令处理装置与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述指令处理装置完成取指令及对指令的译码；数据运算装置，所述数据运算装置与所述控制单元及所述数据总线连接，所述控制单元控制所述数据运算装置根据所述指令的译码或还根据所述指令进行运算，得到运算结果，并通过所述数据总线将所述运算结果写入所述数据运算装置或所述指令处理装置；及时钟发生器，所述时钟发生器用于产生所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元的时钟信号，并将所述时钟信号输出至所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元；其中，所述指令处理装置包括程序计数器、程序存储器，指令预取寄存器、指令寄存器、指令缓冲寄存器及指令译码器，所述程序计数器与所述程序存储器连接，所述指令预取寄存器与所述程序存储器、所述指令寄存器及所述指令缓冲寄存器连接，所述指令寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述指令译码器之间，所述指令缓冲寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述数据运算装置之间；其中，所述指令预取寄存器存储从所述程序存储器中逐条读取的指令；所述指令寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令或指令的第一个字节；所述指令缓冲寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令的第二个字节。...

【技术特征摘要】
1.一种微控制器，包括：数据总线；控制单元；指令处理装置，所述指令处理装置与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述指令处理装置完成取指令及对指令的译码；数据运算装置，所述数据运算装置与所述控制单元及所述数据总线连接，所述控制单元控制所述数据运算装置根据所述指令的译码或还根据所述指令进行运算，得到运算结果，并通过所述数据总线将所述运算结果写入所述数据运算装置或所述指令处理装置；及时钟发生器，所述时钟发生器用于产生所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元的时钟信号，并将所述时钟信号输出至所述指令处理装置、所述数据运算装置及所述控制单元；其中，所述指令处理装置包括程序计数器、程序存储器，指令预取寄存器、指令寄存器、指令缓冲寄存器及指令译码器，所述程序计数器与所述程序存储器连接，所述指令预取寄存器与所述程序存储器、所述指令寄存器及所述指令缓冲寄存器连接，所述指令寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述指令译码器之间，所述指令缓冲寄存器连接在所述指令预取寄存器及所述数据运算装置之间；其中，所述指令预取寄存器存储从所述程序存储器中逐条读取的指令；所述指令寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令或指令的第一个字节；所述指令缓冲寄存器存储从所述指令预取寄存器中读取的指令的第二个字节。2.如权利要求1所述的微控制器，其特征在于：所述微控制器还包括地址总线及特殊功能寄存器组，所述特殊功能寄存器组连接在所述地址总线及数据总线之间，所述控制单元将所述指令缓冲寄存器中的指令的操作数地址或相对位移量通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组，并通过所述数据总线将所述特殊功能寄存器组中的操作数地址对应的操作数或相对位移量传送至数据运算装置，以供所述数据运算装置进行运算。3.如权利要求2所述的微控制器，其特征在于：所述数据运算装置包括数据选择器、多路选择器及运算单元，所述数据选择器与所述指令缓冲寄存器及所述地址总线连接，在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数时，所述控制单元通过所述多路选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数传送至所述运算单元，在所述指令缓冲寄存器中的指令为操作数地址或相对位移量时，所述控制单元通过所述所述数据选择器将所述指令缓冲寄存器中的操作数地址或相对位移量通过所述地址总线写入所述特殊功能寄存器组。4.如权利要求1所述的微控制器，其特征在于，所述微控制器还包括中断控制模块，所述中断控制模块包括：中断控制寄存器，所述控制单元通过设置所述中断控制寄存器来允许或者不允许中断；中断信号寄存器，所述控制单元在允许中断时，从中断源采集中断信号，并将从所述中断源所采集的中断信号存储在所述中断信号寄存器；优先级编码器，所述优先级编码器中存储有预设的各中断的优先级别，所述控制单元将所述中断信号寄存器中的中断信号传送至优先级编码器，并控制所述优先级编码器根据预设的各中断的优先级别来确定所采集的中断信号的优先级别；中断信号缓冲器，所述控制单元将所述优先级别最高的中断信号传送至所述中断信号缓冲器；及中断向量寄存器，所述控制单元确定中断信号缓冲器中的优先级别最高的中断信号的中断地址，并将所述中断地址存储在所述中断向量寄存器。5.如权利要求1所述的微控制器，其特征在于：所述指令包括运算指令及跳转指令，所述跳转指令包括双字节的跳转指令及三字节的跳转指令，所述运算指令的处理需要一个包括四个时钟周期的指令周期，所述双字节的跳转指令的处理需要一个包括五个时钟周期的指令周期，所述三字节的跳转指令的处理需要一个包括六个时钟周期的指令周期。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌力吉，王义，张向民，吴行军，贾雯，王志华，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44