微处理器原理及其系统设计PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1微处理器的发展历程 1

1.2数制表示及其转换 3

1.2.1数制的表示 3

1.2.2数制的转换 4

1.3二进制数的运算规则 6

1.3.1二进制数的算术运算 6

1.3.2二进制数的逻辑运算 6

1.4有符号数的表示 7

1.4.1原码表示法 7

1.4.2补码表示法 7

1.5有符号数的运算及其溢出规则 8

1.5.1补码运算规则 8

1.5.2有符号数运算时的溢出问题 9

1.6 ASCII编码方法 9

1.7小结 10

本章习题 10

第二章 微处理器结构及工作原理 12

2.1微处理器系统组成 12

2.2微处理器内部结构 13

2.3模型机主要部件电路结构 14

2.4微处理器的寄存器组织 17

2.4.1通用寄存器 18

2.4.2控制寄存器 18

2.5小结 20

本章习题 20

第三章 模型机的指令系统及程序设计 21

3.1汇编语言基础 21

3.1.1汇编语言中语句的组成 22

3.1.2汇编语言中的常数与表达式 22

3.1.3标号、变量及伪指令 23

3.2模型机的指令系统 25

3.3模型机的寻址方式 26

3.3.1数据的寻址方式 26

3.3.2转移地址的寻址方式 30

3.4数据传送类指令 30

3.4.1通用传送类指令 30

3.4.2数据交换指令 32

3.4.3字节转换指令 32

3.4.4堆栈操作指令 33

3.5算术运算类指令 35

3.5.1加减法指令 35

3.5.2比较指令 37

3.5.3增量减量指令 38

3.5.4乘法和除法指令 39

3.6逻辑运算类指令 41

3.7移位类指令 43

3.8标志位操作指令 46

3.9转移指令 46

3.9.1无条件转移指令 46

3.9.2有条件转移指令 47

3.10循环控制指令 48

3.11子程序调用与返回指令 51

3.11.1子程序调用指令 51

3.11.2子程序返回指令 51

3.11.3过程定义 51

3.12中断调用与返回指令 54

3.12.1中断调用指令 54

3.12.2中断返回指令 54

3.12.3中断向量表 54

3.12.4中断服务子程序结构 55

3.13输入输出指令 55

3.14其他指令 57

3.15汇编语言程序设计 57

3.15.1伪指令 57

3.15.2模型机虚拟编译调试系统 58

3.15.3模型机虚拟系统命令 59

3.15.4分支程序设计 60

3.15.5循环程序设计 62

3.15.6子程序设计 71

3.16综合程序设计示例 82

3.17小结 100

本章习题 101

第四章 系统总线与存储器系统 108

4.1系统总线及其形成 108

4.1.1总线定义及分类 108

4.1.2常用接口芯片介绍 111

4.1.3系统总线形成及时序 113

4.2存储器地址译码方法及译码电路 115

4.2.1存储器地址译码方法 116

4.2.2存储器地址译码电路 118

4.3程序存储器设计 121

4.3.1片内程序存储器 121

4.3.2片外程序存储器设计 121

4.4数据存储器设计 124

4.4.1片内数据存储器 124

4.4.2片外并行数据存储器设计 124

4.5小结 126

本章习题 126

第五章 外总线与接口技术 128

5.1输入/输出的基本方式及基本模式 129

5.2 I/O地址译码方法及译码电路 132

5.3并行接口电路设计 134

5.3.1常用并行接口电路设计 134

5.3.2可编程并行接口的实现 137

5.4串行接口设计 147

5.4.1 I2 C总线 147

5.4.2 USB总线 152

5.4.3 SPI总线 159

5.5可编程定时器/计数器设计及其应用 161

5.6中断系统 169

5.6.1中断有关概念 169

5.6.2可编程中断控制器芯片及应用 172

5.7小结 181

本章习题 181

第六章 微处理器系统的FPGA设计与实现 184

6.1 V HDL硬件描述语言 184

6.1.1 VHDL语言简介 184

6.1.2 VHDL基本结构 185

6.1.3 VHDL语言的编程技术 187

6.2 FPGA设计方法及流程 191

6.2.1 FPGA的逻辑结构 191

6.2.2 FPGA的开发流程 193

6.2.3基于FPGA的嵌入式微处理器开发工具 194

6.3模型机在FPGA中的设计与验证 194

6.3.1模型机内部结构设计 194

6.3.2模型机内核功能 206

6.4在FPGA开发板嵌入模型机CPU使用说明 206

6.4.1开发环境要求及准备 206

6.4.2模型机下载到FPGA开发板 206

6.4.3汇编语言程序的下载与调试执行 208

6.5小结 210

本章习题 210

第七章 基于FPGA的最简微处理器结构与设计 211

7.1微处理器的体系结构 212

7.1.1复杂指令集计算机体系结构（CISC） 212

7.1.2精简指令集计算机体系结构（RISC） 213

7.2微程序控制器 214

7.2.1算术逻辑单元ALU的设计 214

7.2.2微码状态机及其电路结构 221

7.2.3最简微处理器微程序控制单元设计 222

7.3最简微处理器总体电路结构 223

7.3.1最简微处理器程序控制单元设计 223

7.3.2最简微处理器总体电路组成结构 227

7.4最简微处理器指令代码与存储器寻址方式 233

7.4.1最简微处理器指令机器代码格式及执行步骤 233

7.4.2最简微处理器存储器寻址方式 234

7.5最简微处理器指令集的扩充与仿真测试 237

7.5.1最简微处理器指令集的扩充 237

7.5.2最简微处理器电路设计与硬/软件联合仿真测试 239

7.6小结 239

本章习题 239

附录 模型机虚拟编译调试系统使用说明 241

参考文献 246