PIC24系列单片机原理与开发
2.1
CPU
模块简介
PIC
系列单片机的
CPU
内核在结构上与一般单片机有所不同，它引入了原用于小型计算机的
双总线结构，即所谓哈佛结构。这种结构有两种总线，程序总线和数据总线。因此，指令和数据
可以同时交叠进行,同时也易于实现多级指令流水技术（取指与指令执行在时间上重叠进行）。
PIC24
CPU
内核采用了改良型哈佛结构，其数据总线和程序总线是独立的，这样有效地消除
了数据传输的瓶颈。改良型哈佛结构主要在于：数据总线宽度为
16
位，程序总线宽度为
24
位；
程序区和数据区也可以交换数据
（PSV、
表读/表写）
等。
指令码以
24
位为单位(在此称为指令字),
且绝大部分指令为单指令字。程序计数器（PC）为 23
位，其最低位强制为
0，因此可以寻址高
达 4M x 24
位的用户程序存储空间。PIC24F
CPU
内核拥有增强功能的指令集，单周期指令和预
取机制可以提供最大的吞吐量。除了改变程序流的指令(即转移指令)、双字传送（MOV.D）指令
和表操作指令外，其余的指令执行的时间均为单周期（称为指令周期,并记为
Tcy）。CPU
内核能
在每个指令周期内执行一次数据（或程序数据）
存储器读操作、
一次工作寄存器（数据）读操作、
一次数据存储器写操作和一次程序
（指令）存储器读操作。因此可以支持 3
个参数的指令，且
一个指令周期可完成 A + B = C
操作。模块使用 REPEAT
指令支持无开销的程序循环结构
，该
指令在执行的时候可以被中断。
PIC24
CPU
有 16
个
16
位的工作寄存器：W0～W15。每个工作寄存器都可以作数据、地址或
地址偏移寄存器使用。
工作寄存器 W15
作为堆栈指针寄存器，
用于中断和子程序调用。
工作寄存
器 W14
可用作堆栈帧指针，与 LNK
和 UNLK
指令配合使用。
CPU
内核的指令集架构（Instruction
Set
Architecture，ISA）在 PIC18F
指令集架构的基
础上有显著增强，并保持了向下兼容性。所有 PIC18F
指令和寻址方式都能直接得到支持或通过
简单的宏得到支持。
许多 ISA
增强功能是为了提高编译器效率而
设计的。
寻址方式支持固有
（无
操作数）寻址、相对寻址、立即数寻址、存储器直接寻址，寄存器直接和寄存器间接寻址，还有
一种“有符号 10
位偏移寄存器间接”寻址模式。因本书的侧重点不是
PIC24
的指令说明和汇编
语言程序设计，故有关芯片的指令功能和寻址方式的详细信息，请参见芯片的数据手册和“16
位
MCU
和
DSC
程序员参考手册（70157e_cn）”。
CPU
内核有一个高速 17
位
x
17
位乘法器，乘法器支持有符号、无符号和混合模式的 16
位
x16
位或 8
位
x
8
位整数相乘。所有的乘法指令执行只需一个指令周期。内核支持 32
位除以 16
位和
16
位除以 16
位整数的有符号和无符号除法运算。所有除法指令操作都为 19
个指令周期，
在除法运算指令执行期内可以响应中断
。
PIC24
具有功能完善的的中断系统，支持多达 8
个非屏蔽中断和
54
个(PIC24FJ64GAxxx
为
40
个)个可屏蔽中断。可屏蔽中断有
7
个优先级，用户可编程设置各中断源的优先级。PIC24
中
断系统支持中断嵌套，并可编程设定是否允许中断嵌套。
与
PIC
的
8
位机不同，PIC24
系列不再有令编程者较头痛的程序存储器和数据存储器的分页
概念，其操作完全是线性的，且堆栈设在数据存储器中，栈的深度没有限制。无疑，这些都给用
户编程带来很大的方便。
PIC24
支持程序存储器空间的
RAM
可视化操作(Program Space Visibility,PSV)
，使用程序
存储器空间可视性页寄存器（PSVPAG）可以将数据存储器的高
32K
字节空间映射到任何 16K
字
（32K
字节）为单位的程序空间。数据空间到程序空间的映射功能让任何指令都能像访问数据空
