[发明专利]一种新型RISC流水线微控制器构架及其操作方法

摘要

本发明是一个新型RISC微控制器构架。该微控制器构架的核心有两级流水线，采用数据存储器与指令存储器分离的哈佛型结构，存取速度可以增加一倍；指令集有38条指令，编码效率高，采用流水线化结构，非常容易进行指令扩展；该微控制器构架支持低功耗睡眠和唤醒模式，支持外部中断，支持B口高4位变化中断，具有强大的中断处理能力，能处理八级中断；数据存储器采用单端口，异步低功耗SRAM，存储深度为256×8，可扩展至2K，程序存储器采用嵌入式FLASH，存储深度为4K×16位，可扩展到64k位，寻址方式有直接寻址，间接寻址，立即数寻址等方式；能在DC～40MHz运行，目前在同类产品中运行速度为最快。本发明微控制器构架再加上适当的外围模块资源后，可集成进各种嵌入式系统、单片系统(SOC)中，广泛应用于消费电子、通信、卫星定位和音、视频等领域。

主权项

1、一个哈佛型结构的微控制器构架，其结构包括：程序总线、数据总线、程序存储器、通过程序总线连接到程序存储器的的指令译码器、数据随机存储器(RAM)、寄存器堆、通用算术逻辑单元(ALU)和地址总线等，这些部件是通过微码操作控制结构实现的；其特征在于，它还包括：一个二级四段流水线结构，由四相时钟驱动工作，每一段流水线在对应时钟相内完成功能，它包括：取址和译码装置，用于从程序存储器取出指令并进行译码操作；读寄存器装置，用于从工作寄存器和数据寄存器读出数据；算术逻辑运算装置(ALU)，用于算术和逻辑运算；回写寄存器及内部中断和堆栈处理装置，用于将ALU操作结果回写到寄存器里，同时进行内部中断和堆栈处理，以备下一级流水线使用；时钟发生器，用于为上述装置提供四相时钟信号，所述四相时钟信号包括第一、第二、第三和第四时钟信号。