寄存器教案

2．工作原理

（1）CP不为上升沿时，=1,寄存器输出保持不变

（1）当CP=0时，Q =

来（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化；

（2）当CP=1时，D数据输入不影响电路的状态，电路锁定原数据。即当使能信号结束后（锁存）

保持不变。

锁存器具有接收、存放、输出和清除数码的功能，在接收指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。

2．集成数码锁存器74LS373

74LS373是—— 8

（1）0C为三态控制端

高阻态；当0C =0时，

（2）C为锁存控制输入端（高电平有效）

入端数据不变，当C=1

三、移位寄存器

移位寄存器：存储数据，所存数据可在移位脉冲作用下逐位左移或右移。即实现串入串出。

在数字电路系统中，

常常要求实现移位功能。

分类：单向移位、双向移位。

1．单向移位寄存器

工作过程：

（1）串入串出：前触发器输出端Q与后数据输入端

当时钟到时，加至串行输入端DSR的数据送Q0，

据右移至Q1，Q1的数据右移至Q2，以此类推。将数码

（１）并入并出：当IE=1时，在时钟脉冲CP的作用下并行数据输入端D0~D3的数会存入寄存器Q0~Q3。

（２）串入串出：原理与前述相同，略。

3．集成双向移位寄存器——74LS194

74LS194是四位双向移位寄存器。

（１）引脚及功能简介：

（２）工作方式：

S1S0=00、保持；S1S0=10、左移存储

S1S0=01、右移存储；S1S0=11并入并出

8.1.2 移位寄存器的应用

一、移位寄存器构成序列脉冲发生器

序列信号：是在同步脉冲的作用下按一定周期循环产生的一串二进制信号。如：0111-----0111，每4位重复一次，称为4位序列信号。

序列脉冲信号广泛用于数字设备测试、通信和遥控中的识别信号或基准信号等。

移位寄存器组成的8位序列信号发生器，序列信号为：00001111

工作原理分析：

S1S0=01，为右移，Q3为输出端。

（１）首先令CR＝0，输出端全为零，

产生序列信号的关键：是从移位寄存器的输出端引出一个反馈信号送至串行输入端，

位移位寄存器构成的序列信号发生器产生的序列信号的最大长度P=2n。

思考:下列两个序列信号的形式。

二、移位寄存构成计数器

工作原理分析：

（１）电路清零以后，在连续

脉冲的作用下，数据右移

0～7共8个数字，则，上述电路就构成

此处译码器不是LED管显示译码器。

计数前，如果不清零，由于随机性，随着计数脉冲的到来，Q3Q2Q1Q0 的状态可能进入如下的无效循环：

0010→0101→1011→0110→1101

2．可编程分频器

可编程分频器：指分频器的分频比可以受程序控制。

工作原理分析：

电路的结构特点：

（１）两片74LS194的S1=1，若S1S0=10，

左移位状态，S1S0=11 ，则74LS194工作在并行置数状态。（２）74LS138的8个输出端接两片74LS194

端。由于74LS138的输出状态，由输入端ABC

的数据是可变化的。

小结: 74LS138译码器地址输入端A2A1A0

决定了分频比，将CBA代表的二进制数转换成十进制数再加即为分频系数。

工作过程：

第一步：选中存储信息；第二步：进行读写操作

二、各组成的结构与工作原理

1. 存储矩阵

用于存储信息的主体电路。它由若干存储单元以矩阵的形

片选与读写控制电路：

A. =1时，G1，G2，

均为高阻态，芯片未选中

G2高阻态截止。若地址A7～A0

0]的存储单元所存储的信息送出到

D. =0，G1、G2导通，G3

互补的形式出现在数据线D、

元，存储器执行写操作。

三、集成随机存取存储器RAM

片选信号=0=1

控端=1

扩展成1024×8RAM

N =总存储容量÷片存储容量=8(片)

的数量，符合：字=2n 关系。

3．字位同时扩展

例：试把64×2RAM扩展为256×4存储器

解：确定芯片的总片数N：

N=总存储容量/一片存储容量=8（片）

8.2.3 只读存储器ROM

１．ROM：只读存储器所存储的内容一般是固定不变的，正常工作时只能读数，不能写入，并且在断电后不丢失其中存储的内容，故称为只读存储器。

２．分类：掩膜存储器、可编程存储器（PROM）、可改写存储器（EPRPM、EOROM、Flash Memory)。

一、组成

地址译码器、存储矩阵、输出电路。

二、只读ROM结构和工作原理

1. 掩膜ROM

输出缓冲器：提高负载能力、输出相应信息（注是三态控制）。

存储单元的信息状态，由接入或不接入相应的二极管决

，反之为0。

）

可实现存储信息的编写。在编程前，存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是1。

8.3 寄存器与存储器简介

习题：7.1、7.2、7.4、7.6、7.7、7.8

STM32库函数操作和寄存器操作

STM32库函数操作和寄存器操作 首先，两个都是C语言。从51过渡过来的话，就先说寄存器操作。每个MCU都有自己的寄存器，51是功能比较简单的一种，相应的寄存器也比较少，我们常用的就那么几个，像P0 P1 SMOD TMOD之类的，这些存在于标准头文件reg.h里面，因为少，所以大家就直接这么去操作了，每一位对应的意义随便翻一下手册就看得到，甚至做几个小项目就记的很清楚了。所以做51开发的时候大多数都是直接操作寄存器。 到了STM32，原理一样，也是有自己的寄存器，但是作为一款ARM 内核的芯片，功能多了非常多，寄存器自然也就多了很多，STM32的手册有一千多页，这时候想去像51那样记住每个寄存器已经不现实了，所以ST的工程师就给大家提供了库函数这么一个东西。这是个神器。库函数里面把STM32的所有寄存器用结构体一一对应并且封装起来，而且提供了基本的配置函数。我们要去操作配置某个外设的时候不需要再去翻眼花缭乱的数据手册，直接找到库函数描述拿来就可以用，这样就能把精力放在逻辑代码的开发上，而不是去费力的研究一个芯片的外设要怎么配置寄存器才能驱动起来。简单讲就是这些了，库函数是为了让开发者从大量繁琐的寄存器操作中脱离出来的一个文件包，在使用一个外设的时候让开发者直接去调用相应的驱动函数而不是自己去翻手册一个一个配置寄存器。有人说用库函数掌握不到芯片的精髓，见仁见智了。熟悉一款芯片是在不断的开发使用中逐渐了解并掌握的，调试的过程中会遇到很多问题，会要求我们去跟踪相关寄存器的状态，在整个框架都已经建立起来的基础上再去对照手册做具体到寄存器每一位的分析，代码对照现象，很快就能积累起来经验，祝成功。

寄存器组的设计与实现

寄存器组的设计与实现 第______ _________组 成员___ ____ ____ 实验日期___ _____ _____ 实验报告完成日期___________ 1、实验目的 １、学习掌握Ｑｕａｒｔｕｓ软件的基本操作； ２、理解寄存器组的工作原理和过程； ３、设计出寄存机组并对设计的正确性进行验证； 二、实验内容

１、设计出功能完善的寄存器组，并对设计的正确性进行验证。要求如下： （１）用图形方式设计出寄存器组的电路原理图 （２）测试波形时用时序仿真实现，先将不同的数据连续写入 ４个寄存器后，再分别读出 （３）将设计文档封装成器件符号。 （４）数据的宽度最好是１６位 ２、能移位的暂存器实验，具体要求如下： （１）用图形方式设计出能移位的暂存器电路原理图，分别实 现左移、逻辑右移和算术右移。 （２）测试波形时要用时序仿真实现，测试数据不要全为０也 不要全为１，算术右移的测试数据要求为负数（即符号位为 １） （３）将设计文档封装成器件符号。 （4）数据的宽度最好是１６位 三、能完善的寄存器组设计思想 1、对于寄存器组设计思路 利用具有三态功能的寄存器堆７４６７０芯片进行设计，根据实验要求，需要设计１６位的存储器组，则需要７４６７０芯片４片，在寄存器组工作时，同时对４片７４６７０芯片进行读写操作控制，封装后即可作为包含有４个寄存器的１６位寄存器组在主机系统中调用。 2、对７４６７０器件的学习 ７４６７０（三态输出４×４寄存器堆）提供４个４位的寄存器，在功能上可对４个寄存器去分别进行写操作和读操作。在寄存器进行写操作时，通过ＷＢ、ＷＡ两个寄存器选择端的组合和００、０１、１０、１１、来选择寄存器，公国ＧＷＮ写操作端控制进行三态控制，在ＧＷＮ为低电平时将数据写入端数据Ｄ４Ｄ３Ｄ２Ｄ１写入该寄存器；在寄存

汇编寄存器功能详解

数据寄存器(AX、BX、CX、DX) 1.寄存器AX通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。累加器可用于乘、 除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高； 2.寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)。它可作为存储器指针来使用； 3.寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位 操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数； 4.寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算， 也可用于存放I/O的端口地址； 变址寄存器(SI、DI) 寄存器SI和DI称为变址寄存器(Index Register)，它们主要用于存放存储单元在段内的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便 指针寄存器（BP、SP） 寄存器BP和SP称为指针寄存器(Pointer Register)，主要用于存放堆栈内存储单元的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。指针寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。 它们主要用于访问堆栈内的存储单元，并且规定： BP为基指针(Base Pointer)寄存器，用它可直接存取堆栈中的数据； SP为堆栈指针(Stack Pointer)寄存器，用它只可访问栈顶 段寄存器（CS、DS、ES、SS、FS、GS） 段寄存器是根据内存分段的管理模式而设置的。内存单元的物理地址由段寄存器的值和一个偏移量组合而成的，这样可用两个较少位数的值组合成一个可访问较大物理空间的内存地址 CS 代码段寄存器(Code Segment Register)，其值为代码段的段值 DS 数据段寄存器(Data Segment Register)，其值为数据段的段值； ES 附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值 SS 堆栈段寄存器(Stack Segment Register)，其值为堆栈段的段值； FS 附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值 GS 附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值 在16位CPU系统中，它只有4个段寄存器，所以，在此环境下开发的程序最多可同时访问4个段； 在32位CPU系统中，它共有6个段寄存器，所以，在此环境下开发的程序最多可同时访问6个段. 指令指针寄存器 指令指针EIP、IP(Instruction Pointer)是存放下次将要执行的指令在代码段的偏移量。在具有预取指令功能的系统中，下次要执行的指令通常已被预取到指令队列中，除非发生转移情况。所以，在理解它们的功能时，不考虑存在指令队列的情况。 16位标志寄存器 9个标志位，它们主要用来反映CPU的状态和运算结果的特征。 1.进位标志CF(Carry Flag) 进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的 最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。 2.奇偶标志PF(Parity Flag)奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为 偶数，则PF的值为1，否则其值为0 3.辅助进位标志AF(Auxiliary Carry Flag) 在发生下列情况时，辅助进位标志AF的值被置为1，否 则其值为0：

寄存器(register)

寄存器 Scope of register: 寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部份。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。 1、寄存器- 特点及原理 寄存器又分为内部寄存器与外部寄存器，所谓内部寄存器，其实也是一些小的存储单元，也能存储数据。但同存储器相比，寄存器又有自己独有的特点： ①寄存器位于CPU内部，数量很少，仅十四个； ②寄存器所能存储的数据不一定是8bit，有一些寄存器可以存储16bit数据，对于386/486处理器中的一些寄存器则能存储32bit数据； ③每个内部寄存器都有一个名字，而没有类似存储器的地址编号。 寄存器的功能十分重要，CPU对存储器中的数据进行处理时，往往先把数据取到内部寄存器中，而后再作处理。外部寄存器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的寄存器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。有些时候我们常把外部寄存器就称为“端口”，这种说法不太严格，但经常这样说。 外部寄存器虽然也用于存放数据，但是它保存的数据具有特殊的用途。某些寄存器中各个位的0、1状态反映了外部设备的工作状态或方式；还有一些寄存器中的各个位可对外部设备进行控制；也有一些端口作为CPU同外部设备交换数据的通路。所以说，端口是CPU和外设间的联系桥梁。CPU对端口（Ports）的访问也是依据端口的“编号”（地址），这一点又和访问存储器一样。不过考虑到机器所联接的外设数量并不多，所以在设计机器的时候仅安排了1024个端口

杭电计组实验4-寄存器堆设计实验

杭州电子科技大学计算机学院 实验报告 实验项目： 课程名称：计算机组成原理与系统结构设计 姓名： 学号： 同组姓名： 学号 : 实 验 位 置 （ 机 号 ） ： 实验日期： 指 导 教 师： 实验 内容 （算 法、 程 序、 步骤 和 方 法） 一、 实验目的 （1 ）学会使用Verilog HDL 进行时序电路的设计方法。 （2）掌握灵活应用Verilog HDL 进行各种描述与建模的技巧和方法。 （3 ）学习寄存器堆的数据传送与读 /写工作原理，掌握寄存器堆得设计方法。 二、 实验仪器 ISE 工具软件 三、 步骤、方法 （1） 启动Xilinx ISE 软件，选择File->New Project,输入工程名shiyan2,默认选择后，点 击Next 按钮，确认工程信息后点击 Finish 按钮，创建一个完整的工程。 （2） 在工程管理区的任意位置右击，选择 New Source 命令。弹出 New Source Wizard 对 话框， 选择Verilog Module,并输入Verilog 文件名，点击Next 按钮进入下一步， 点击Finish 完成创建。 （3） 编辑程序源代码，然后编译，综合；选择 Synthesize--XST 项中的Check Syntax 右击 选择 Run 命令，并查看RTL 视图；如果编译出错，则需要修改程序代码，直至正确。 （4） 在工程管理区将 View 类型设置成 Simulation ，在任意位置右击，选择 New Source 命 令，选择Verilog Test Fixture 选项。点击Next ，点击Finish ，完成。编写激励代码，观察仿 真波形，如果验证逻辑有误，则修改代码，重新编译，仿真，直至正确。 （5） 由于实验四并未链接实验板，所以后面的链接实验板的步骤此处没有。

ATPCS中寄存器使用

ATPCS中各寄存器的使用规则及其名称 参数传递规则 1. 参数不超过4个时，可以使用寄存器R0～R3来传递参数，当参数超过4个时，还可 以使用数据栈来传递参数。 2. 结果为一个32位整数时，可以通过寄存器R0返回 3. 结果为一个64位整数时，可以通过寄存器R0和R1返回，依次类推。 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 C 程序调用汇编程序: ?汇编程序的设置要遵循ATPCS 规则，保证程序调用时参数的正确传递。 ?在汇编程序中使用EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序。 ?在C 语言程序中使用extern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。 ?调用汇编的C 函数： ?示例 #include extern void strcopy(char *d,const char *s) //声明外部函数,即要调用的汇编 //子程序 int main(void) { const cha r *srcstr=“First string-source”；//定义字符串常量 char dstsrt[] =“Second string-destination”；//定义字符串变量 printf(“Before copying：\n”); printf(“?%s?\n …%s\n,”srcstr,dststr); //显示源字符串和目标字符串的内容strcopy(dststr,srcstr); //调用汇编子程序,R0=dststr,R1=srcstr printf(“Aft er copying：\n”) printf(“?%s?\n …%s\n,”srcstr,dststr); //显示strcopy 复制字符串结果 return(0);

实验六移位寄存器的设计

实验六移位寄存器的设计 一、实验目的 1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。 二、实验预习要求 1、复习有关寄存器及串行、并行转换器有关内容。 2、查阅CC40194、CC4011及CC4068 逻辑线路。熟悉其逻辑功能及引脚排列。 3、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？ 4、使寄存器清零，除采用R C输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？ 5、若进行循环左移，图6－4接线应如何改接？ 6、画出用两片CC40194构成的七位左移串 /并行转换器线路。 7、画出用两片CC40194构成的七位左移并 /串行转换器线路。 三、实验设备及器件 1、＋5V直流电源 2、单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、逻辑电平显示器 5、CC40194×2（74LS194）CC4011(74LS00) CC4068(74LS30) 四、设计方法与参考资料 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图6－1所示。 其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输 C为直接无条件清零端； 入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；R

DSP GPIO相关寄存器的设置最详细的一份资料了

每个通用I/O 端口都受多路复用（MUX），方向（DIR），数据（DAT），置位（SET），清除（CLEAR），以及切换（TOGGLE）寄存器的控制。 下面介绍这些寄存器的功能。 GPxMUX 寄存器（x=A,B,D,E,F,G） 每个I/O 端口都有一个MUX（多路复用）寄存器。这个寄存器用来在每个引脚（PIN）的外设操作及I/O 操作之间进行选择。复位时所有通用I/O 引脚都配置成数字I/O 功能。任何一个引脚都可通过16 位的多路复用寄存器 GPxMUX 进行外设或GPIO 功能的设置： 当GPxMUX.bit = 0，相应的一个引脚配置成I/O 功能； 当GPxMUX.bit = 1，相应的一个引脚配置成外设功能。 GPxDIR 寄存器（x=A,B,D,E,F,G）

每个I/O 端口都有一个方向控制寄存器。不论是将相应的I/O 引脚配置成输入还是输出，都由方向寄存器控制。复位时，所有通用I/O 引脚均配置成输入。 当GPxDIR.bit = 0，引脚配置成输入； 当GPxDIR.bit = 1，引脚配置成输出。 在采用GPxDIR 寄存器位将输入端口改变成输出端口之前，引脚的当前电平反映到GPxDAT 寄存器中。当端口的方向从输入改变成输出时，GPxDAT 寄存器的值用来确定引脚的电平。 例如，如果引脚已经从内部上拉，则复位后上拉将致使GPxDAT 寄存器对应位为1用于反映引脚的当前高电平。当端口的方向从输入改变成输出时，GPxDAT 寄存器已经为1 的位强迫该引脚为同一高电平。这样，在电平不变的情况下，引脚能够从输入转换为输出。 GPxDAT 寄存器（x=A,B,D,E,F,G）

西门子s7-200常用寄存器使用基础知识

西门子s7-200常用寄存器使用基础知识 1、S7-200将1个字长（16位）数字值按比例转换为电流或电压。可以用区域标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址来改变这些值。因为模拟量为1个字长，且从偶数字节（如0、 2、4)开始，所以必须用偶数字节地址（如AQW0、AQW2、AQW4)来改变这些值。模拟量输出值为只写数据。模拟量转换的实际精度是12位。格式：AQW[起始字节地址］。例如：AQW4 2、在S7-200 CPU中，计数器用于累计从输入端或内部元件送来的脉冲数。它有增计数器、减计数器及增/减计数器3种类型。由于计数器频率扫描周期的限制，当需要对高频信号计数时可以用高频计数器（HSC）。 计数器有以下两种寻址形式。 当前值寻址：16位有符号整数，存储累计脉冲数。 计数器位寻址：根据当前值和预置值的比较结果置位或者复位。同定时器一样，两种寻址方式使用同样的格式，即C+计数器编号。例如：C0 （1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值，当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置控制字节（表6-7），令其第五位和第六位为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区如表1所示。 表1 HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区 除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值。因此，读取操作可直接读取当前值，但只有用上述HSC指令才能执行写入操作。 （2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。

移位寄存器的设计

实验四移位寄存器的设计 电科092 朱恩遇09401700324 1实验目的：掌握QuartusII的VHDL语言描述输入法 （1）掌握VHDL语言描述输入法 （2）掌握VHDL语言 （3）理解if语句进行描述计数器。 2 、实验内容 （1）设计一个移位寄存器 （2）根据VHDL语言描述输入法编译和波形仿真。 3 、实验要求 (1) 熟悉VHDL语言描述输入法 (2) 设计一个移位寄存器的VHDL程序，具有左、右移位，同步置数、同步清零等功 能 (3) 用QuartusII软件编译和波形仿真 (4) 把自己认为好的实验结果写成实验报告。（要计成绩） 4、实验步骤 程序： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity yw is port(data:in std_logic_vector(5 downto 0); left_da,right_da,reset,clk:in std_logic; mode :in std_logic_vector(1 downto 0); qout :buffer std_logic_vector(5 downto 0)); end yw; architecture behave of yw is begin process begin wait until rising_edge(clk); if(reset='1')then qout<="000000"; else case mode is when"00"=>qout<=qout; when"01"=>qout<=right_da&qout(5 downto 1); when"10"=>qout<=qout(4 downto 0)&left_da;

stm32 BKP寄存器操作操作寄存器+库函数

stm32 BKP 寄存器操作操作寄存器+库函数 BKP 是BACKUP 的缩写，stm32f103RCTE 的内部配备了10 个16 位宽度 的BKP 寄存器。在主电源切断或系统产生复位时间时，BKP 寄存器仍然可以 在备用电源的支持下保持其内容。BKP 在实际应用中可以存入重要数据，防止 被恶意查看，或用于断电等。本例实现对BKP 寄存器的读写操作，和入侵检 测和处理。主程序中写入寄存器后，依次打印出10 个BKP 寄存器数据，然后 触发GPIOC13 的入侵中断（输入低电平），在中断中打印出入侵事件发生后的 寄存器内容（复位为0 ）。直接操作寄存器用到的寄存器描述如下：备份数据 寄存器x(BKP_DRx) (x = 1 10)：低16 位[15:0]有效，用来写入或读出备份数据。备份控制寄存器(BKP_CR)：低两位有效。TPAL[1]：侵入检测TAMPER 引脚有效电平(TAMPER pin active level)0：侵入检测TAMPER 引脚上的高电平会清除所有数据备份寄存器(如果TPE 位为1) 1：侵入检测TAMPER 引脚 上的低电平会清除所有数据备份寄存器(如果TPE 位为1)TPE[0]：启动侵入检 测TAMPER 引脚(TAMPER pin enable)0：侵入检测TAMPER 引脚作为通用IO 口使用1：开启侵入检测引脚作为侵入检测使用备份控制/状态寄存器 (BKP_CSR): TIF[9]：侵入中断标志(Tamper interrupt flag) 0：无侵入中断1：产生侵入中断当检测到有侵入事件且TPIE 位为1 时，此位由硬件置1。通过向CTI 位 写1 来清除此标志位(同时也清除了中断)。如果TPIE 位被清除，则此位也会被 清除。TEF[8]：侵入事件标志(Tamper event flag) 0：无侵入事件1：检测到侵入事件当检测到侵入事件时此位由硬件置1。通过向CTE 位写1 可清除此标 志位TPIE[2]：允许侵入TAMPER 引脚中断(TAMPER pin interrupt enable)0：禁止侵入检测中断1：允许侵入检测中断(BKP_CR 寄存器的TPE 位也必须被置1)注

计算机组成原理课程设计报告

序号: 学号: C H A N G Z H O U U N I V E R S I T Y 计算机组成原理 课程设计报告 题 目： 8位机微程序控制器模型计算机的设计与实现 学 生 姓 名： 学 号: 学 院（系）： 专 业 班 级： 校内指导教师： 专业技术职务： 实 习 时 间： 年 月 日 年 月 日

计算机组成原理课程设计任务书

计算机科学与技术系指导教师

目录 1、课程设计的目的 (1) 2、课程设计的环境 (1) 3、课程设计的内容 (1) 3.1课程设计的原理 (1) 3.2课程设计机器指令 (3) 3.3微指令格式 (4) 3.4数据通路图 (6) 4、设计方案 (7) 4.1设计指令 (9) 4.2微程序流程图 (10) 4.3微指令二进制微代码表 (10) 5、验证与结果分析 (13) 5.1课设过程中所遇问题 (23) 5.2对应问题的解决 (23) 6、课程设计总结 (24) 6.1任务分工 (24) 6.2心得体会 (24) 参考文献 (26)

1、课程设计的目的 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 总体概括而言，分为两点：1、在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统，构造一台基本模型计算机。2、为其定义两条以上的机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。 2、课程设计的环境 硬件环境：TEC-9实验系统一台，排线若干，连接有关联的开关，使信号同步。 软件环境：HQFC-B1计算机组成原理软件，进行微程序的写入。 3、课程设计的内容 1、通过知识的综合运用，设计一台新的微程序控制器模型计算机。 2、选择合适的寻址方式，进行数据的提取。 3、确定你需要做的两条指令，并画出对应指令的流程图。 4、根据流程图，设计控制器代码。 5、根据控制器代码，在TEC-9实验系统上进行连线、调试，修改控制器代码。 6、最后，得出正确的控制器代码并完成实验报告、答辩，课程设计完成3.1课程设计的原理 TEC-9实验系统的组成：控制台、数据通路、控制器、时序电路、数字逻辑实验区、电源模块 时序发生器 时序发生器产生计算机模型所需的时序和数字逻辑实验所需的时钟。时序电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10组成。根据本机的设计，执行一条微程序指令需要4个节拍脉冲T1、T2、T3、T4，执行一条机器指令需要三个节拍电位W1、W2、W3，因此本机的基本时序如下：

计数器和移位寄存器设计仿真实验报告

实验四典型时序电路的功能测试与综合仿真报告 15291204 张智博 一．74LS290构成的24位计数器 方法：第一片74290的Q3与第二片的INB相连，R01，R02相连，INA，R91,R92悬 空构成24位计数器。50Hz，5v方波电压源提供时钟信号，用白炽灯显示输出信号。 实验电路：

001011，001100，010001，010000，010010，010011，010100，011000，011001，011010，011011，011100，100000，100001，100010，100011，100100，最终又回到000000，实现一次进位。 二．74LS161构成的24位计数器 方法：运用多次置零法 用两片74LS161构成了24位计数器，两片计数器的时钟信号都由方波电压源提供，第一片芯片的Q3和第二片芯片的Q0通过与非门，构成两个74LS161的LOAD信号，第一片的CO接第二片的ENT，其他ENT和ENP接Vcc（5v）。输出接白炽灯。 电路图： 实验现象：以下为1—24的计数过程

三．74LS194构成的8位双向移位寄存器 方法：通过两片194级联，控制MA,MB的值，来控制左右移动 实验电路由两片74LS194芯片构成。两个Ma接在一起，两个Mb接在一起，第一片的Dr，第二片的Dl，分别通过开关接到Vcc（5v）上。第一片的Q3接到第二片的Dr，第二片的Q0接到第一片的Dl。8个输出端分别接白炽灯。 实验电路：

实验现象： 右移： 接通Ma，Dr后，D0到D7全部为0，白炽灯从00000000变为10000000，11000000，

寄存器电路设计

实验五寄存器电路设计 1.画出74ls74构成的4位单向移位寄存器并说明其工作原理。 它是由四个D触发器串联而成的四位单向移位寄存器。 移位寄存器使其中所储存的二进制，在一位脉冲的作用下左右移动； 一位触发器可以储存1位二进制代码，存放n位二进制就需要n个触发器构成； 2.8位移位寄存器设计原理图。 实验五寄存器电路设计 一、实验目的

l、掌握寄存器的工作原理、测试和分析其工作状态 2、掌握集成双向移位寄存器和并行数据锁存器的功能及使用方法 3、8位移位寄存器电路设计 二、实验内容及步骤 1、并行输入／并行输出寄存器功能测试 表5.1 2、移位寄存器功能测试 （1）用74LS74构成的4位单向移位寄存器 11010000表5.2

(2) 74LSl94 表5.3 100X X X X X X X0000

3、8D 锁存器功能测试 表5.4 注: “个”表示单脉冲上升沿 4、8位移位寄存器电路设计（如不够可自行加纸） 自制表格：

设计思路： 用两片74LS194芯片来设计8位移步寄存器；主要思路是74LS194芯片在S0S1=00，01，10，11状态下分别为保持、右移、左移和置位的功能，而本实验就要应用了左移和右移的功能，只要将两个芯片的S0S1端连接在一起就可以实现由四位移步寄存器变为八位移步寄存器了； 原理图： 三、思考题 1．写出图5.1和图5.2的状态方程，并对照检查实验结果正确与否。 Q3=D3+D1D2 Q2= D0+D3 Q1=D3+D1D2 Q0=D0+D3 是正确的 四、实验总结（自己总结本次试验的重难点及心得、体会、收获，字数不得少于100字）

设计示例2寄存器堆设计

设计示例2：寄存器堆设计 1、 功能概述： MIPS 指令格式中的寄存器号是5bits ，指令可以访问25=32个32位的寄存器。这样的一堆寄存器“堆在一起”构成一个寄存器堆（Register File ）。模块框图如图1所示： Regfile 图1 模块框图 2、 结构框图： 3、 接口说明： 表1： 寄存器堆模块接口信号说明表 clk we wdata Valid Valid waddr rst_n 图2 寄存器堆写时序框图

4、设计电路源代码 //功能描述风格寄存器堆的设计 module regfile( input clk, input rst_n, //写端口 input we, //写使能 input[4:0] waddr, //写寄存器下标 input[31:0] wdata, //待写入寄存器堆的数据 //读端口1 input[4:0]raddr1, //读端口1寄存器下标 output[31:0] rdata1,//从端口1读出的寄存器堆的数据 //读端口2 input[4:0]raddr2, //读端口2寄存器下标 output[31:0] rdata2 //从端口2读出的寄存器堆的数据); reg[31:0] regs[0:31]; //32个32位寄存器堆 //Write operation always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin:reset_all_registers //将32个寄存器复位为0. integer i; for(i=0;i<32;i=i+1) regs[i] = 32'd0; end else begin //写寄存器堆有效时，更新寄存器堆中某个寄存器的数据 if((we == 1'b1) && (waddr != 5'h0)) begin regs[waddr] <= wdata; end end end //Read port1 operation assign rdata1 = (raddr1 == 5'd0) ? 32'd0 : regs[raddr1]; //Read port2 operation assign rdata2 = (raddr2 == 5'd0) ? 32'd0 : regs[raddr2];

PLC的文件寄存器的使用

PLC文件寄存器与HMI的配方的功能对比 摘要：在我们编程的过程中，有时会遇到PLC数据处理和数据运算所需的数据寄存器不足的情况，这时候，我们如果有HMI作为上位监控的情况下，我们会使用HMI的配方功能来处理一些数据运算，以此分担PLC的运算负担，但是，如果数据量较大，将HMI的配方传输到PLC中会花费比较长的时间。藉此我们可以使用文件寄存器来实现数据的快速响应。 关键词：PLC，HMI，文件寄存器，配方 一、介绍 在有些情况下，我们会因为处理的数据量比较大而用到HMI的配方，比如自动弹钢琴系统，但是，这时会产生一个问题就是将HMI中的配方下载到PLC中时会比较慢。在运行系统的时候会有一段等待的时间，这样就造成了客户在参观时的尴尬状态。 鉴于以上的问题，我们就可以使用PLC中的文件寄存器来代替配方。 文件寄存器（file register）:当PLC处理数据和数值运算所需的数据寄存器不足时，可以利用文件寄存器来存储数据和各类参数。每个文件寄存器内为16位，即存有一个字，处理双字用相邻编号的两个文件寄存器。文件寄存器SA/SX/SC 系列机种一共有1600个，EH/EH2/SV系列机种一共有10000个。文件寄存器并没有实际的装置编号，所以需透过指令API 148 MEMR、API 149 MEMW或是透过周边装置HPP02及WPLSoft来执行晚间寄存器的读写功能。 注：装置表示：K0~K9999，无装置符号，顺序以十进制编号。 MEMR m D n文件寄存器数据读出 m: 欲读取文件寄存器的编号 D: 存放读取数据的位置，指定的D开始编号（D寄存器的起始编号为D2000）n : 一次读取的数据笔数 MEMW S m n 文件寄存器数据写入 S: 欲写入数据的位置，指定的D开始编号（D寄存器的起始编号为D2000）m: 欲写入文件寄存器的编号 n : 一次写入数据笔数 二、软件操作： 1、开启WPLSoft，选到通讯选项卡，如图（一） 图（一）

寄存器的设计

实验报告 一实验目的 1、初步认识CPU结构，熟悉寄存器的使用方法 2、认识PC运行环境，熟悉PC 指令系统，指令的编码 3、熟悉基本的寻址方法 4、初步了解ASM（debug）工具的使用方法 5、对堆栈操作，了解栈顶，栈低的概念 6、为设计模型机做准备，（模型机指令系统） 二实验原理

1、CMD进入DOS环境 2、用DEBUG进行调试 3、（1）常用命令列表 （2） 通用寄存器：AX，BX，CX，DX 段寄存器：CS，DS，ES，SS 指针：IP，SP，BP，DI，SI （3） 指令的机器码表示方法（典型传输指令的格式） 第一字节：高6位是操作码26=64条指令 W位：指示传递数据商务类型是字（W=1）字节（W=0） D位：标明数据传输方向：（D=0 数据从寄存器传出，D=1数据传至寄存器）第二字节 REG字段：寄存器号，用3位编码寻址8种不同的寄存器，在根据第一字节的W位，选择8位或16位寄存器（对使用段寄存器的指令，REG段占2位）

注意：MOV指令的二个操作数中有一个必为寄存器，另一个操作数可以是寄存器，也可以是存储器单元，由指令代码的第二字节的MOD和R/M字段指定

d—0/1表示REG为源/目的操作数； w—0/1表示操作数类型为BYTE/WORD； mod、r/m—寻址方式，参见教材P56~57； IMME—立即数操作数，字段中用data表示； reg—通用REG用3位编码，段REG只用2位编码(即为0xx) 三实验步骤 开始->运行->cmd->debug 1.在通用寄存器中存数 执行指令： mov ax,1234 mov bx,5678 mov cx,abcd mov dx,ffff int 3 ^C 观察寄存器变化，并分析操作码 2. 寄存器不同寻址方式操作 执行指令： mov ax,1111 mov bx,[102] mov cx,106 mov dx,[bx] 观察寄存器变化，并分析操作码 3. 堆栈指针操作 执行指令： mov ax,1224 mov bx,5678 mov cx,abcd mov dx,ffff push ax push bx push cx push dx int 3

通用寄存器的作用

通用寄存器的作用 数据寄存器不讲，简单的说，段寄存器(ES,CS,SS,DS,FS,GS)和变址寄存器(SI,DI)是配合使用访问段数据的，指针寄存器(BP,SP)是用来操作堆栈的，BP指向栈的基址，SP则永远指向栈顶。 另外指令指针EIP存放的是要执行的下一条指令在代码段里的偏移量，在实方式下，每个段的最大范围都是64K，所以EIP的高16位都是0。 寄存器的分类寄存器主要用途 通用寄存器 数据 寄存器 AX 乘、除运算，字的输入输出，中间结果的缓存 AL 字节的乘、除运算，字节的输入输出，十进制算术运算 AH 字节的乘、除运算，存放中断的功能号 BX 存储器指针 CX 串操作、循环控制的计数器 CL 移位操作的计数器 DX 字的乘、除运算，间接的输入输出 变址 寄存器 SI 存储器指针、串指令中的源操作数指针 DI 存储器指针、串指令中的目的操作数指针 变址 寄存器 BP 存储器指针、存取堆栈的指针 SP 堆栈的栈顶指针 指令指针IP/EIP 标志位寄存器Flag/EFlag 32位CPU的段寄存器16位CPU的 段寄存器 ES 附加段寄存器 CS 代码段寄存器 SS 堆栈段寄存器 DS 数据段寄存器新增加的 段寄存器 FS 附加段寄存器 GS 附加段寄存器

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 1、数据寄存器 数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。 32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。对低16位数据的存取，不会影响高16位的数据。这些低16位寄存器分别命名为：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。 4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每个寄存器都有自己的名称，可独立存取。程序员可利用数据寄存器的这种“可分可合”的特性，灵活地处理字/字节的信息。 寄存器AX和AL通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。 累加器可用于乘、除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高； 寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)。它可作为存储器指针来使用； 寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次 数；在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数； 寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数 参与运算，也可用于存放I/O的端口地址。 在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性。详细内容请见第3.8节——32位地址的寻址方式。 2、变址寄存器 32位CPU有2个32位通用寄存器ESI和EDI。其低16位对应先前CPU中的SI 和DI，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。 寄存器ESI、EDI、SI和DI称为变址寄存器(Index Register)，它们主要用于存放存储单元在段内的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式(在第3章有详细介绍)，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。 变址寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。 它们可作一般的存储器指针使用。在字符串操作指令的执行过程中，对它们有特定的要求，而且还具有特殊的功能。具体描述请见第5.2.11节。 3、指针寄存器 32位CPU有2个32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位对应先前CPU中的SBP 和SP，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。 寄存器EBP、ESP、BP和SP称为指针寄存器(Pointer Register)，主要用于存放堆栈内存储单元的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式(在第3章有详细介绍)，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。

PIC18F4550单片机三个操作寄存器的使用方法

PIC18F4550单片机三个操作寄存器的使用方法 试验芯片：Microchip PIC 18F4550 集成开发环境：MPLAB IDE v8.53 编译器：Microchip C18 PIC18系列单片机是美国微芯公司（Microchip）8位单片机系列中的高档系列，其任一I/O 引脚允许的最大灌电流或最大拉电流达25mA，可以直接驱动LED和继电器。PORTA、PORTB和PORTE的最大灌电流或最大拉电流总和为200mA，PORTC和PORTD的最大灌电流或最大拉电流总和为200mA，PORTF和PORTG的最大灌电流或最大拉电流总和为100mA（注：PIC18F4550没有这两个端口）。 单片机和外设的交互都是通过I/O端口进行，每个I/O端口均有三个操作寄存器： 1、TRISx———数据方向寄存器 用来控制I/O引脚的方向，即用来控制PORTx是输入还是输出。 2、PORTx———端口寄存器 用来锁存输出数据。当读PORTx时，器件直接读I/O引脚电平（而不是锁存值）。 3、LATx———输出数据锁存器 写端口就是写该锁存器（LATx）。数据锁存器也可以直接读写。如果外设没有使用该引脚，并且TRISx位配置该引脚为输出，则将锁存器内的数据输出到引脚。 在复位状态下，TRISx的复位值为0xff，即TRISx寄存器的8个位（D0 ~ D7）的值均为1。此时相应的PORTx引脚被定义为输入，相应的输出驱动器呈现高阻状态。设置为0时表示相应的引脚定义为输出。 这里应注意的是写PORT就是写LAT，但读PORT和读LAT不同。读PORT读的是引脚的状态，无论该引脚设置为输入引脚还是输出引脚。而读LAT得到的是输出数据锁存器的存储值，读LAT得到的值可能和读PORT得到的值存在不同。

单周期CPU设计参考

单周期CPU及其Verilog HDL设计 一、指令的设计 MIPS32的指令的三种格式的参考： R类型： I类型： J类型: R类型指令的op为0，具体操作由func指定。rs和rt是源寄存器号，rd是目的寄存器号。只有移位指令使用sa来指定移位位数。I类型指令的低16位是立即数，计算时要把它扩展到32位。依指令的不同，有零扩展和符号扩展两种。J类型指令右边26位是字地址，用于产生跳转的目标地址。具体的指令格式和内容请参考MIPS32。 设计报告中需自行设计所有指令的二进制格式和对应的汇编指令格式。 二、单周期CPU的设计 我们把时钟的电平从低到高变化的瞬间称为时钟上升沿，两个相邻时钟上升沿之间的时间间隔称为一个时钟周期。单周期CPU指的是一条指令的执行在一个这样的时钟周期内完成，然后开始下一条指令的执行，即一条指令用一个周期。 2.1执行一条指令所需的硬件电路 我们的目的地是要设计CPU的硬件电路，使其能够从存储器中读出一条条指令并执行指令所描述的操作。从存储器中读取指令的动作一般与指令本身的意义无关，可以以同样的方法把指令从存储器中取出。而执行指令则与指令本身的意义密切相关，因此最重要是首先搞清楚CPU要执行的每条指令的意义。下面以两种类型的电路来举例。 2.1.1与取指令有关的电路

指令存储在存储器中。CPU取指令时把程序计数器（PC）中的内容作为存储器的地址，根据它来访问存储器，从PC值指定的存储单元中取来一条32位指令。如果取来的指令执行时没有引起转移，PC的值要加4；如果转移，要把转移的目标地址写入PC，以便在下一个时钟周期取出下一条指令。 图2.1 取指令时用到的硬件电路和指令寄存器 如图2.1所示，PC是一个简单的32位寄存器，由32个D触发器构成。指令存储器（Inst Mem）的输入端a是地址、输出端do是数据输出，即指令。图中的加法器专供PC+4使用，它的输出接到多路器的一个输入端。如果取来的指令没有引起转移或跳转，则选择PC+4，在时钟上升沿处将其打入PC；若引起转移或跳转，则用多路器选择下一条指令该打入的PC值。 2.1.2寄存器计算类型指令执行时所需电路 寄存器类型的指令有add等。如图2.2所示是执行它们所需的部分硬件电路。大多数MIPS指令属于三操作数指令。指令格式中的rs和rt是两个5位的寄存器号，由它们从寄存器堆（Regfile）中读出两个32位的数据。由于寄存器号有5位，所以能从32个寄存器中选出一个。32个寄存器合在一起称为寄存器堆（Register File）。从寄存器堆读出的两个32位数据分别被送到ALU的a和b的输入端。 图2.2 执行寄存器计算类型指令所需电路 具体的计算由ALU完成。ALU的计算控制码aluc由控制部件（Control Unit）产生。这里的控制部件是简单的组合电路，输入信号是指令的操作码op和功能码func，输出信号3个，它们分别是ALU的操作码aluc、计算结果是否写入寄存器堆的控制信号wreg和下一条指令的地址选择信号pcsource。ALU的计算结