C167CS微处理器的发展与应用
该C167CS是改进的代表英飞凌家族的功能齐全的16位单芯片CMOS微控制器。它结合了高CPU性能（高达12.5万条指令persecond ）、高外设功能及低功耗等特点。高性能的C167CS （指定时间指的是CPU时钟的25兆赫）有以下主要特点。
高性能16位CPU的4级流水线
1．80纳秒最小指令周期时间，大多数指令执行周期为1个循环。
2．乘法（ 16位* 16位）执行时间 400纳秒，除法（32-bit/16-bit）执行时间800纳秒。
3．多种高带宽的内部数据总线 。
4．具有多个可改变的寄存器组。
5．单个周期的上下文切换支持。
6．16MB线性地址空间的代码和数据（冯诺依曼架构）。
7.系统堆栈缓存支持自动堆栈上溢/下溢检测 。
高效的控制型指令集
1. 位，字节和Word的数据类型。
2. 对高密度代码有灵活和高效的处理方式。
3. 加强的布尔位操作，直接寻址6 Kbits周边控制和用户定义的标志。
4. 硬件陷阱，以识别在运行时例意外条件。
集成的片上内存
1. 3字节内部RAM用于变量，寄存器组，系统堆栈和代码。
2. 8字节的片上高速XRAM用于变量存储，用户栈和代码。
3. 256字节的片上程序闪存或ROM（不用于变量存储）。
4. 4字节的片上DataFlash /电可擦除只读存储器的非易失性数据存储（只在Flash衍生物）。
外部总线接口
1. 复用总线和时分总线的配置。
2. 可分段进行寻址。
3. 8位或16位数据总线。
4. 总线周期特点可选择五个可编程地址区域。
16个优先级中断系统
1. 56个中断节点和独立的中断向量。
2. 快速外部中断一般执行时间为240ns，最大为400ns。
8通道周边控制器（PEC）
1. 中断仅需单周期数据传输时间。
2. 传输计数（代表CPU中断后，通过PEC指针传送的次数）。
3. 消除节省开销和恢复系统状态的中断请求。
不同的温度范围
0至+70°C ， -40至+85°C ， -40至+125°C 。
英飞凌CMOS工艺
低功率CMOS技术，包括节能闲置和掉电模式。
144引脚塑料扁平封装（ MQFP ）
P-MQFP，28*28毫米，0.65毫米（25.6mil）导致间距，表面贴装技术。
C167单片机有着特殊的内部组织：
1. 存储器的组织
C167CS的存储空间是按冯•涅曼体系组织的。代码和数据的访问使用同一个线性地址空间。全部物理地址的存储器包括内部掩模ROM/FLASH/OTP、内部RAM区、内部的专用寄存器区（SFR和ESFR），及使用XBUS的周边电力和外部存储器区，这些全部映射到一个公共的地址空间。C167CS有一个总的16M的可寻址存储空间，这个地址空间分成256段，每段64KB，每一个段再细分为4个数据页，每页16KB。大多数内部存储区是映射到段0，这个段称为“系统段”。段0顶部的4KB（000000H~007FFFH）分配给片内ROM/FLASH/OTP存储器，称为内部ROM区。内部ROM区可以重新映射到段1的（010000H~017FFFH）区域，这时段0低地址的那一半用于对外部存储器的访问。内部ROM也可以全部禁止，而使用外部ROM。
代码和数据可以存储在内部存储区的除SFR区外的任何部分。SFR区用语存放控制信息和状态知识，但不能用来存放指令。
注意：对无ROM的期间进行内部ROM区的访问会产生不可预期的结果。
字节可以存放在奇地址或偶地址，字存放在以偶地址其实的连续两个存储器单元中，低位字节存放到偶地址，高位字节存到奇地址。双字（只使用于代码）以两个连接字方式存放在存储器中，但个的位总是存放在一个字地址的指定位中，位0是偶字节地址的最低位，位15的奇字节地址的最高位。一部分专用寄存器也支持位寻址，用作通用寄存器内部RAM也可以进行位寻址。
2. 内部ROM区
C167CS的片内掩模ROM/FLASH/OTP存储器可以有不同大小的地址区，其大小与型号有关，以32KB为单位进行组织，片内最低的32KB存储器是内部ROM区。内部ROM区是通过寄存器SYSCON的位ROMEN整体使能或禁止的，位ROMEN是在抚慰时按照EA引脚的电平设置的，也可以通过软件改变。如果处在使能状态，内部ROM区就占据和段1低地址部分的32KB，映射到段0还是段1，由寄存器SYSCON的位ROMS1控制。
注意：内部ROM区的大小与芯片实际所含的ROM的大小无关，即对于ROM小于32KB或无ROM的器件，如果ROM使能的话，同样要占据这32KB的地址。而具有更大ROM的器件，只把一部分映射到该地址区。
ROM比32KB大的器件，把ROM区从段1的中部向上扩展，即从地址018000H开始向高地址延伸。
内部程序寄存器即可以用代码（指令），也可以用于数据（常数，表格等）的储存。
代码的提取总是从偶字节地址开始，在内部ROM中可存储的最高位置，对单字指令是XXXXFEH，对双字指令是XXXXFCH。因为它不支持从内部ROM到外部ROM的跨区连续执行，所以在内部ROM区最高位置必须放一条无条件分支转移指令，否则回造成错误。
任何一个字和字节的读操作，使用见解寻址或长16位的寻址方式。对于内部ROM的操作数，不存在段寻址方式，任何一个字的访问从偶字节地址开始，在内部ROM区中，字数据存储的最高位置是XXXXFEH，对于PEC数据传送，内部ROM区可通过PEC源指针和目的指针进行访问，与寄存器DPP的内容无关，内部ROM区不能进行单个位的存储，因为没有位寻址。
注意：问中“X”的值与可用的ROM/FLASH存储器及映射情况有关，内部ROM区可以通过软件控制来使能和禁止，以及映射到段0或段1。
3. 内部RAM和SFR区
RAM/SFR区位于数据页3内。167CS有2KB的内部RAM（IRAM），对应的
地址范围是00F600~00FDFFH，以16个字节为单位进行组织，专用寄存器有两个512字节块。C167CS提供IRAM一个3KB的字节空间。
注意：SFR的高256字节，ESFR和内部RAM可位寻址。
对代码的访问总是从偶字节地址开始的，在内部RAM区存储代码时，可
用的最高地址对单字指令为00FDFEH，对双字指令为00FDFCH。因为不能跨越RAM区与SFR区的边界连续执行，在这些位置必须放一条无条件转移指令。如果选取的寄存器DPP指向数据页3，内部RAM区中的字和字节数据可以通过见解寻址和长16位寻址方式访问。对任何字数据的访问是在偶字节地址进行的，在内部RAM中可用的字数据存储的最高地址为00FDFEH，当进行PEC数据传送时，内部RAM可以通过PEC源指针和目的指针进行访问，与寄存器DPP无关。内部RAM的高256字节（00FD00H~00FDFFH）和当前的通用寄存器组织可以对单个的进行存储，他们是可位寻址的。
4. 系统堆栈
系统堆栈可以在内部RAM区，系统堆栈的大小是由寄存器SYSCOM中位域STKSZ的内容控制的。见表2—1：
表2—1 系统堆栈大小的设定
STKSZ 堆栈大小、字 内部RAM的地址、字
000B 256 00FBFEH---00FA00H
001B 128 00FBFEH---00FB00H
010B 64 00FBFEH---00FB80H
011B 32 00FBFEH---00FBC0H
100B 512 00FBFEH---00F800H
101B 无 保留。不适用这种组合
110B 无 保留。不适用这种组合
111B 1024 00FDFEH---00F600H
所有系统堆栈的操作使用系统堆栈指针对内部RAM进行访问。堆栈从上向下生长，对应的RAM地址由高到底。系统堆栈只支持字的访问。堆栈上溢寄存器（STKOV）和堆栈下溢寄存器（STKUN）用来控制所选取的系统堆栈区的上下边界。这两个堆栈边界寄存器不仅用来保护数据不被损坏，而且允许与支持当系统堆栈溢出和填满时实现一个循环堆栈
5. 通用寄存器（GPR）
使用内部RAM中地址连续的16个字。上下文指针寄存器（CP）确定了当前激活的寄存器组的基地址。寄存器组可以由16个字的GPR组成（R0,R1,-----R15）,也可以由16个字节的GPR组成（RL0,RH0,-----,RL7,RH7）.ZHE 16个字节的GPR映射为前8个字。
与系统堆栈相反，寄存器组是从低地址向高地址生长的，最多占用32个字节。GPR是通过2位，4位和8位短寻址访问的，使用上下文指针寄存器作基址。此外，当前激活的寄存器组的每一位都可以按位访问。
C164CI支持寄存器组的快速切换。同一时间在内部RAM中可以存在多个寄存器组，只有由上下文指针寄存器选定的寄存器组诗激活的。因此，只要简单地修改一下寄存器CP的内容，就可选择一个新的激活的寄存器组。一个特殊的上下文切换指令（SCXT）用来实现寄存器组的切换，并自动保存前一个上下文的内容。可实现的寄存器组的个数只受到可用的内部RAM的限制。
进行PEC数据传输时，对该PEC通道的原指针和目的指针的访问，与当前寄存器DPP内容无关，并且对这些指针所指单元的访问，也与当前寄存器DPP内容无关。如果PEC通道未使用，相应的指针所在单元可以用作字或字节的数据存储。
6. PEC源指针和目的指针
内部RAM中的6个字（地址为00FCEOH~00FCFFH）用作8个PEC通道数据传送的源地址和目的的指针。每个通道有一对指针，存放2个字。低字地址的源指针（DSTPX），高地址的是目的指针（DSTPX），其中X为0~7。进行PEC数据传送时，对该PEC通道的源指针和目的指针的访问，与当前寄存器DPP内容无关，并且对这些指针所指单元的访问，也与当前寄存器DPP内容无关，如果PEC通道未使用，相应的指针所在单元可以用作字或字节的数据存储。
7. 专用寄存器
C164CI的CPU功能，总线接口,I/O口和片内周边电路是通过一些专用寄存器（SFR）进行控制的。这些SFR位于两个大小为512个字节的区域内。第一个寄存器块为SFR区，位于内部RAM区上方512个字节（00FFFFH---00FE00H）;第二个寄存器块为ESFR区，位于内部RAM区下方的512个字节（00F1FFH---00F000H）.
对专用寄存器的访问可以通过间接寻址和16位长寻址方式进行。当使用一个8位偏移量和隐含基址寻址时，允许对SFR整个字或其低字节进行操作。但是不能对其高低字节进行操作。
注意：当写一个字节到SFR时，其对应的高字节将清零。
SFR区和ESFR区的上半部分是可以位寻址的。所以各个控制/状态位可以直接用位寻址的、方式进行修改和检查。
在使用8位地址或直接位寻址访问ESFR区的寄存器时，先要执行扩展寄存器指令，把短寻址机制从标准的SFR区切换到扩展的SFR区。对16位长寻址和间接寻址则无需这样做。GPR的R15---R0是双重的，它们可以通过2位，4位和8位短寻址在两个寄存器块进行访问，不需要切换。
8. 片内XRAM
C167CS可以提供8KB的片内扩展空间RAM，标记为XRAM，它位与数据页3。XRAM接到内部XBUS，对它的访问类似于对外部总线的访问。但是不执行外部总线的周期，XRAM通过寄存器SYSCON的位XPEN进行全局使能和禁止，抚慰后，位XPEN清零，允许访问XRAM，它可用语存储指令代码和数据（变量、用户堆栈、表格等）。
指令提取总是从偶字节开始。XRAM存储代码的最高地址是00E7FEH，对双字指令是00E7FCH。在这些位置必须存放一个无条件转移指令，因为不能从XRAM到外部存储器的跨越，这会引起错误。可以通过见解寻址和16位长寻址方式进行任一字和字节数据的访问。对XRAM不存在段寻址方式。字数据的访问是从偶字节地址开始，字数据存储的最高地址是00E7FEH，作PEC数据传送时，对XRAM的访问与DPP寄存器的内容无关，而是通过源指针和目的指针进行。
注意：因为XRAM类似外部存储器，因此它不能用作系统堆栈或寄存器组。XRAM也不提供对单个位的存储，因此不能进行位操作。
对XRAM的访问使用下列形式的总线周期
①通常的ALE。
②无等待状态周期。
③无三态等待时间。
④无读/写延迟时间。
⑤16位分离的多总线周期。
尽管XRAM的使用类似外部存储器，但它不站用寄存器BUSCON/ADDSEL，而是通过附加的专用寄存器XBCON/XADRS选择的。这些寄存器是掩模编程的，用户不能访问，这些寄存器的地址00E000H~00E7FEH保留给访问XRAM使用。
外部存储空间
C167CS可以使用16MB的地址空间。内部存储器区只是这个地址空间的一小部分，所有不能用作片内存储器（ROM或是RAM）、寄存器的地址按外部存储器处理。外部存储器通过C167CS的外部总线进行访问。
存储器大小有4种：
•不分段模式，64KB，使用P0口或P1口作地址A15~A0。
•2位分段模式，256KB，使用P0口或P1口作地址A15~A0。使用P4口作地址A17~A16。
•4位分段模式，256KB，使用P0口或P1口作地址A15~A0。使用P4口作地址A19~A16。
•6位分段模式，256KB，使用P0口或P1口作地址A15~A0。使用P4口作地址A21~A16。
每个区可以通过地址总线直接寻址，同时使用片选信号选择不同的存储器区。
C167CS有4种不同的总线类型：
•16位复用总线，P0口用作地址和数据总线（复位时却省方式）。
•8位复用总线，P0口用做地址总线，P0L口还用做数据总线。
•16位分离的多总线，P1口用做地址总线，P0口用做数据总线。
•8位分离的多总线，P0口用做地址总线，P0L口用做数据总线。
存储器模式和总线类型在复位事由EA引脚和P0口引脚选择。
外部存储器的字个字节数据可通过间接寻址和16位长寻址方式，使用4个DPP寄存器中的一个进行访问，对外部存储器的操作数不存在段寻址方式，任何字数据的访问从偶字节开始。进行PEC数据传送时，在段0中的外部存储器可以通过PEC源指针和目的指针进行访问，与寄存器DPP的内容无关，外部存储器不提供对单个位的存储，因此没有位寻址。
