[发明专利]采用RISC结构的单片机

摘要

本发明公开了一种支持MCS－51指令集的单片机，包括：ROM、取指令、RAM、算术逻辑单元、特殊功能寄存器和译码模块等，采用等长指令的方式，并添加3级流水线功能。ROM用来存放用户的应用程序；取指令模块提供程序计数器PC的值给ROM，从ROM中读出应用程序，完成了流水线操作的第1阶段取指令，将应用程序分解成操作码与操作数传输给译码模块；从中断模块接收到中断信号后，返回中断响应信号。译码模块从取指令模块中取出将要执行的操作码与操作数，根据操作码确定对其他模块的控制信号，并完成流水线操作的第2阶段和第3阶段。本发明在保持MCS－51系列单片机指令系统不变的情况下，能够有效地提高指令运行的速度。

主权项

1、一种支持MCS-51指令集的RISC结构单片机，包括：RAM模块，是一个256字节的随机存取存储器；特殊功能寄存器模块，用于实现单片机中特殊功能寄存器的功能；算术逻辑单元模块，用组合逻辑来实现二进制数的算术运算和逻辑操作；算术逻辑单元的操作数选择模块，用来给算术逻辑单元模块提供所要进行计算的数据；进位选择模块，用于给算术逻辑单元模块提供进位信号；间接寻址模块，用于处理指令中含有间接寻址的操作；其特征在于，采用3级流水线的处理方式处理指令系统；流水线在执行单周期指令的时候运行，执行双周期指令和四周期指令时停止；所述单片机还包括：ROM模块，用于存放应用程序，能够在一个地址信号输入后，输出4个连续的数据；取指令模块，与RAM、ROM、特殊功能寄存器和译码模块连接，采用等长指令的方式读取指令；确定单片机程序计数器PC的值；从ROM模块中读出应用程序，完成流水线操作的第1阶段取指令，将应用程序分解成操作码与操作数传输给译码模块；从中断模块接收到中断信号后，返回中断响应信号；译码模块从取指令模块中取出将要执行的操作码与操作数，根据操作码确定对其他模块的控制信号，并完成流水线操作的第2阶段执行指令和第3阶段回写内存；译码模块中的指令执行状态信号STATE，用于控制各条指令的执行阶段。