Skrócony opis procesora Picoblaze

Cechy procesora:

Dane: 8-bitowe.
Wszystkie rozkazy: 16-bitowe, każdy rozkaz wykonuje się przez 2 cykle zegara.
Przestrzeń adresowa programu: 8-bitowy adres (256 rozkazów).
16 rejestrów 8-bitowych, oznaczonych: s0, s1, s2, ..., sF (brak wyspecjalizowanego akumulatora, każdy z rejestrów jest akumulatorem).
8-bitowa jednostka ALU (wykonuje operacje arytmetyczne na rejestrze podanym w rozkazie, wynik jest wpisywany do tego samego rejestru, drugi argument może być stałą wartością lub innym rejestrem).
Flagi ZERO i CARRY.
Stos (15 wartości) do operacji CALL/RETURN
256 portów wejściowych (8-bitowych). Dostęp do portu odbywa się poprzez 8-bitowy sygnał IN_PORT oraz 8-bitowy adres portu PORT_ID. Sygnał READ_STROBE może służyć do powiadamiania o wczytaniu przez procesor danych z portu.
256 portów wyjściowych (8-bitowych). Dostęp do portu odbywa się poprzez 8-bitowy sygnał OUT_PORT oraz 8-bitowy adres portu PORT_ID. Sygnał WRITE_STROBE służy do sterowania przerzutnikiem, który przechwytuje dane z portu wyjściowego.
Jedno wejście przerwania (przerwanie powoduje wywołanie polecenia CALL FF). Sygnał przerwania musi trwać 2 okresy zegara.

Wykorzystanie procesora w kodzie VHDL:

Procesor należy osadzić wewnątrz kodu wraz z pamięcią programu (ROM), jak pokazano na rysunku poniżej: Picoblaze

Rozkazy procesora

Oznaczenia:
"X" i "Y" oznaczają rejestry procesora s0, s1,..., sF.
"kk" oznacza wartość stałą w zakresie 00 do FF.
"aa" oznacza adres o wartości od 00 do FF.
"pp" oznacza adres portu o wartości od 00 do FF.

Kontrola programu:


JUMP aa

JUMP Z,aa

JUMP NZ,aa

JUMP C,aa

JUMP NC,aa

CALL aa

CALL Z,aa

CALL NZ,aa

CALL C,aa

CALL NC,aa

RETURN

RETURN Z

RETURN NZ

RETURN C

RETURN NC

Operacje logiczne:


LOAD sX,kk

AND sX,kk

OR sX,kk

XOR sX,kk

LOAD sX,sY

AND sX,sY

OR sX,sY

XOR sX,sY

Operacje arytmetyczne:


ADD sX,kk

ADDCY sX,kk

SUB sX,kk

SUBCY sX,kk

ADD sX,sY

ADDCY sX,sY

SUB sX,sY

SUBCY sX,sY

Przesunięcia bitowe:


SR0 sX

SR1 sX

SRX sX

SRA sX

RR sX

SL0 sX

SL1 sX

SLX sX

SLA sX

RL sX

Rozkazy obsługi portów wej/wyj.:


INPUT sX,pp

INPUT sX,(sY)

OUTPUT sX,pp

OUTPUT sX,(sY)

Obsługa przerwania:


RETURNI ENABLE

RETURNI DISABLE

ENABLE INTERRUPT

DISABLE INTERRUPT

Asembler

Program asemblera zamienia kod programu na pamięć RAM opisaną jako moduł w języku VHDL. Pamięć taką osadza się wraz z procesorem. Każdorazowa zmiana programu w asemblerze powoduje konieczność uruchomienia programu asemblera, a następnie przeprowadzenia ponownej implementacji do układu FPGA.

Uruchomienie programu asemblera:
kcpsm.exe <program>.psm
W wyniku działania programu powstanie plik <program>.vhd.
Asembler umożliwia m.in.:

korzystanie z etykiet podczas skoków
definiowanie stałych (polecenie CONSTANT)
wprowadzanie własnych nazw rejestrów (polecenie NAMEREG)

Dodatkowe informacje

Niniejszy dokument powstał na podstawie materiałów i not aplikacyjnych z firmy Xilinx. Opis procesora PicoBlaze: http://direct.xilinx.com/bvdocs/appnotes/xapp213.pdf .