スタックメモリアーキテクチャ

【スタックメモリアーキテクチャの概要】

　スタックメモリはサブルーチンや割込み時の戻り番地の格納メモリとして使われ
ますが、PIC18シリーズでは、大幅に機能拡張されました。
これらの拡張内容は下記のようになっています。
これらはいずれもリアルタイムOSを作成する時に便利な機能となっています。

(1) スタックレベルが３１レベルに拡張された。

(2) スタックポインター（STKPTR)が命令で読み書きできるようになった。

(3) トップスタックの内容が特殊レジスタ（SFR）として読み書きが出来るようになった。
　　（SFR名は、TOSU、TOSH、TOSLの３バイト）
(4) PUSH命令で現在PC値をスタックに追加し、POP命令で最後の戻り番地を捨てる
　　ことが出来るようになった。
(5) スタックメモリのオーバー、アンダーフローでリセットが発生するようになった。

(6) Fast Register Stackが追加され、高速の割込み処理が可能となった。

【スタックメモリの構成】

まずスタックポインターレジスタ（STKPTR)は下図のようになっていて、５ビットの
現在ポインター値と、オーバー、アンダーのステータスを持っています。

【動作概要】

このスタックメモリの動作概要は下図のように(1)から(4)となります。







(1) 通常の基本動作
　　CALL命令か割り込みにより戻り番地を、STKPTRの次のスタックに格納しSTKPTRを
　＋１する。
　このとき、同時にTOSU、TOSH、TOSLにも戻り番地がコピーされる。
　逆にRETURN関連命令で現在のSTKPTRにあるアドレスをPCに移し、STKPTRを−１
　する。　同時に、TOSU、TOSH、TOSLの内容が次のスタック内の内容に変更される。

(2) PUSH、POP命令による動作
　PUSH命令により、現在のプログラムカウンタ（PC)の内容がスタックに格納され
　STKPTRが＋１される。同時にTOSU、TOSH、TOSLにもコピーされる。
　POP命令の実行により、STKPTRの値が−１されて現在戻り番地は破棄されます。
　その結果、TOSU,TOSH,TOSLの内容は次のスタック内の内容に更新される。

(3) TOSU、TOSH、TOSLのアクセス
　通常のSFRのレジスタとして読み書きができる。
　PUSH、POP命令を使って順次格納、取り出しの処理が可能となる。

(4) Fast Register Stackのアクセス
　　このスタックは高速割込み処理を実現するために、特定のレジスタ退避、復旧用の
　専用のスタックで、１レベル分のみ用意されており、命令では読み書きできません。
　実際に退避されるレジスタは、WREGレジスタ、STATUSレジスタ、BSRレジスタの
　３個のみ 　となっています。
　このスタックを使うのは、「Fast Interrupt Return」として設定した割込み処理か、
　サブルーチンCALL命令でのみしか使えません。
　通常の使い方は、高低両レベルの割込みを使っているとき、低レベルの割込み処理中
　に高レベルの割込みを処理するとき、レジスタ退避復旧を別にして高速化、処理継続性
　を高めることを目的として使います。
　　（Fast Interrupt Returnの詳細は、割込みのページで説明しています。）

　目次ページへ