[發明專利]二級堆棧裝置及其數據壓棧和出棧方法

有效

• 申請號: 200710151258.1
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101114236A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 江猛;賈力
• 申請（專利權）人: 蘇州市華芯微電子有限公司
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46;G06F9/38;G06F9/315;G06F13/38
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及集成電路領域的一種二級堆棧裝置及其數據壓棧和出棧方法。

背景技術

在多點控制單元(MCU)電路中，堆棧(STACK)是不可或缺的模塊。堆棧的特性是先入后出，這是子程序調用的關鍵。二級堆棧意味著能夠實現兩級子程序嵌套，即主程序可以調用子程序1，子程序1可以調用子程序2，而子程序2不能夠再調用其它子程序。

在對堆棧的設計中，往往把堆棧(STACK)和地址總線(PC)分離開來，堆棧(STACK)用隨機存儲器(RAM)結構來實現。如果地址總線(PC)為10位，可尋址1K的存儲器空間，則二級堆棧需用兩個10位的隨機存儲器(RAM)單元來實現，用以存儲兩次子程序調用時的跳轉地址。但用隨機存儲器(RAM)結構實現堆棧(STACK)電路復雜，控制不易，且電路面積大，成本高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的就在于提供一種二級堆棧裝置，不采用RAM結構，將地址總線(PC)和堆棧(STACK)結合，利用4相時鐘的特點來實現堆棧(STACK)的數據壓棧和出棧操作。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種二級堆棧裝置，其特征在于所述二級堆棧裝置包括一控制器、一二級堆棧寄存器和一地址總線模塊，其中，

控制器產生控制信號，用于控制數據的壓棧和出棧操作；

二級堆棧寄存器由復數個基本單元組成，用于存儲壓棧的數據；

地址總線模塊通過地址總線與所述二級堆棧寄存器連接。

所述基本單元包括第一、第二級鎖存器，一邏輯控制單元和一使能傳送器，其中，

第一級鎖存器用于存儲第二級子程序的返回地址數據；

第二級鎖存器用于存儲第一級子程序的返回地址數據；

邏輯控制單元在選擇信號的控制下將返回地址數據送入第一級鎖存器；

使能傳送器在出棧使能信號的控制下執行地址數據的出棧操作。

所述第一級鎖存器的反向輸出端連接第二級鎖存器的數據輸入端，第一、二級鎖存器分別受第一、二鐘控信號控制。

所述第一、二鐘控信號由所述控制器產生。

所述邏輯控制單元為二選一數據選擇器，該二選一數據選擇器的一個數據輸入端接收入棧的地址數據，另一個數據輸入端接收第二鎖存器的輸出數據，其輸出端與第一鎖存器的數據輸入端連接，其控制端接收選擇信號。

所述使能傳送器的輸入端連接第一鎖存器的反向輸出端，其使能端接收出棧使能信號。

所述控制器包括用于接收系統控制信號的復數個輸入端。

所述系統控制信號包括四相時鐘、子程序調用指令使能信號、子程序返回指令使能信號、總線復位/置位信號和跳轉指令使能信號。

本發明還提供了上述二級堆棧裝置的一種數據壓棧和出棧方法，其特征在于該數據壓棧和出棧方法包括：

系統執行第一次子程序調用指令時，控制器接收有效的子程序調用指令使能信號，在指令周期的第二個時鐘周期產生有效的第二鐘控信號，將第一級鎖存器的數據讀入第二級鎖存器，在指令周期的第三個時鐘周期產生有效的第一鐘控信號，通過邏輯控制單元將第一級子程序的返回地址數據讀入第一級鎖存器；

系統執行第二次子程序調用指令時，控制器接收有效的子程序調用指令使能信號，在指令周期的第二個時鐘周期產生有效的第二鐘控信號，將第一級鎖存器中的第一級子程序的返回地址數據讀入第二級鎖存器，在指令周期的第三個時鐘周期產生有效的第一鐘控信號，通過邏輯控制單元將第二級子程序的返回地址數據讀入第一級鎖存器；

系統執行子程序返回指令時，控制器接收第一個有效的子程序返回指令使能信號，在第一個指令周期的第四個時鐘周期產生有效的出棧使能信號，將第一級鎖存器中的第二級子程序的返回地址數據通過使能傳送器送出，在第二個指令周期的第二個時鐘周期，控制器產生有效的第一鐘控信號，通過邏輯控制單元將第二級鎖存器中的第一級子程序的返回地址數據送入第一級鎖存器，控制器接收第二個有效的子程序返回指令使能信號時，在第一個指令周期的第四個時鐘周期產生有效的出棧使能信號將第一級鎖存器中的數據通過使能傳送器送出。

本發明將地址總線(PC)和堆棧(STACK)相結合，通過設置控制器，利用4相時鐘的特點來實現堆棧(STACK)的數據壓棧和出棧操作。本發明的有益效果在于電路結構簡單，控制方便，電路面積小，有效降低了成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的闡述。

附圖1為本發明所述二級堆棧裝置的結構框圖；