2022-Supercon6-Badge User Manual

2022-Supercon6-Badge 用户手册

前言

此手册仅适用于 2022-Supercon6-Badge，其他设备请参考相应文档。

版权由原作者享有，本文档仅用于学习和交流。

源文档1.User_Manual_v4.pdf

按键代码

按键	功能	模式	备注
On/Oﬀ	开关设备	所有模式	关闭状态时，时钟信号停止，处理器处于睡眠模式，I/O 连接器输出处于高阻态。
ALT	切换指示灯和按钮功能	所有模式	需要先按住 ALT，再按其他按钮以激活其替代功能。
MODE	切换工作模式	所有模式	按钮顺序切换：DIR, SS, RUN, PGM
CARRY	切换进位标志	DIR	按钮按下时，进位标志翻转。
HISTORY	进入单步模式历史记录子模式	SS	显示最后 127 个单步执行步骤的寄存器和逻辑状态。
FAST	切换程序执行速度（正常/10 倍）	RUN	仅当程序运行时才有效。
ADDR SET	设置程序计数器 (PC) 寄存器	PGM	设置 PC 寄存器为当前指令地址。
ADDR	增加或减少程序计数器 (PC) 寄存器	PGM, SS	ADDR+ 增加 PC，ADDR- 减少 PC。
CLOCK	切换时钟信号（正常/反相）	DIR	按钮按下时，时钟信号翻转。
STEP	执行单条指令	SS	执行当前指令并增加 PC。
RUN	从程序存储器执行程序	RUN	从地址 000000000000 执行程序。
PAUSE	暂停程序执行	RUN	指示灯闪烁表示暂停状态。
BREAK	停止程序执行	RUN, PAUSE	清除所有寄存器和指针，并停止程序执行。
DEP+	将当前指令写入程序存储器	PGM	覆盖旧内容并增加 PC。
SAVE	将程序存储器保存到外部设备	DIR	使用 UART 通信，数据格式为十六进制。
LOAD	从外部设备加载程序	DIR	使用 UART 通信，数据格式与 SAVE 相同。
**+”	将当前指令地址减一	PGM, SS	仅当 ALT 未按下时才有效。
**-“	将当前指令地址加一	PGM, SS	仅当 ALT 未按下时才有效。
**”—-“	将当前指令地址减四	PGM, SS	仅当 ALT 未按下时才有效。
**”++++“	将当前指令地址加四	PGM, SS	仅当 ALT 未按下时才有效。

指示灯、按钮和连接器

1. 状态寄存器 (1)

V (溢出)
Z (零)
C (进位)

2. 标志逻辑 (2)

生成标志信号

3. 数据缓冲器/反相器 (3)

由进位逻辑控制，用于加法器/减法器
在减法时，用于数据反相

4. 操作数 (4)

表示为 ALU 单元的输入

5. 加法器/减法器 (5)

4 位全加器/减法器，ALU 单元的一部分
支持无符号和有符号 (二进制补码) 4 位数字的加法和减法

6. 逻辑单元 (6)

4 位 OR/AND/XOR 门，ALU 单元的一部分
执行逻辑指令

7. 进位输入逻辑 (7)

用于数据和进位反相 (减法时)
用于产生借位信号

8. 指令解码器输出 (8)

也用作交互式代码反汇编器

9. 操作数 X 解码器输出 (9)

也用作交互式代码反汇编器

10. 操作数 Y 解码器输出 (10)

也用作交互式代码反汇编器

11. SAO (“Shitty Add-On”) 连接器 (11)

+3V、地、UART Rx/Tx 引脚

12. I/O 连接器 (12)

输入和输出端口，以及 PIC MCU 编程引脚

13. LED 矩阵 (13)

显示 2 页 (2×16 个半字节) 的数据存储器

14. 三位堆栈指针指示器 (14)

15. ALT 按钮 (15)

切换指示灯和按钮功能

16. 模式按钮 (16)

切换工作模式

17. 命令组按钮 (17)

模式特定功能

18. 程序存储器地址指针 (或程序计数器，PC) (18)

显示 12 位程序计数器当前状态

19. 指令操作码按钮和指示器 (19)

设置指令操作码，显示解码的二进制状态

20. 寄存器累加器符号表示和指示器 (20)

显示累加器寄存器内容

21. 页寄存器 (21)

确定 LED 矩阵显示哪个数据存储器页面

22. 主时钟信号反相器 (22)

用于主从触发器触发

23. 操作数 X 按钮和指示器或指令扩展 (23)

设置指令操作数 X 或扩展操作码

24. 操作数 Y 按钮和指示器 (24)

设置指令操作数 Y

25. 数据输入选择按钮和指示器 (25)

切换二进制和选择模式

开关按钮 (On-Off Button)

这是设备底部唯一可用的按钮。在任何模式下都可以使用开关按钮，包括在用户程序运行时进行切换。关闭状态下，时钟信号停止，系统处理器进入睡眠模式，I/O 连接器（12）上的所有输出都处于高阻抗状态。然而，所有输入上都有上拉电阻，所有输出上都有下拉电阻。唯一的例外是串行 Tx 输出，它没有下拉电阻，而是上拉电阻，因为 Tx 的默认电平为高电平。每个上拉和下拉电阻的电阻值为 22KΩ。

关闭设备不会影响处理器的寄存器、内存内容或程序状态，因此当设备再次打开时，它将继续执行之前的操作，仿佛没有被停止过。

ALT 按钮 (15)

这是唯一一个按下时不会立即执行命令的按钮，但它会修改其他按钮和某些指示灯的功能。应像计算机键盘上的 Alt 按钮一样使用，即应在按下需要修改功能的按钮之前按下此按钮。其他按钮的主要 Alt 功能打印在按钮栏下方，并取决于所选的模式。

以下是操作码、操作数 X 和操作数 Y 字段中按钮的功能，在不同模式下具有原始和修改后的功能：

KEY	MODE	Original	ALT pressed
OPCODE	DIR	Opcode	Dimmer
OPERAND X	DIR	Operand X	Baud rate
OPERAND Y	DIR	Operand Y	Flash Addr
OPCODE	SS	Opcode	Sync
OPERAND X	SS	Operand X	Clock
OPERAND Y	SS	Operand Y	Page
OPCODE	RUN	-	Sync
OPERAND X	RUN	-	Clock
OPERAND Y	RUN	-	Page
OPCODE	PGM	Opcode	Sync
OPERAND X	PGM	Operand X	Clock
OPERAND Y	PGM	Operand Y	Page

数据输入按钮和指示灯 (DATA IN Button and Indicators) (25)

数据输入方法选择按钮，用于在二进制和选择模式之间切换。数据输入按钮每次按下时都会在两种方法之间切换，当前方法显示在 BIN/SEL 指示灯上。

二进制方法 (Binary Method): 每个按钮都简单地切换 4 位选择寄存器中对应位的状态，显示在按钮上方的四个指示灯上（最高有效位标记为“8”，位于左侧）。同时，16 步指示条显示选择寄存器的解码二进制状态。

选择方法 (SELECT Method): 按钮“-”和“+”用于将 4 位选择寄存器的二进制状态减少或增加一。按钮“—-”和“++++”可用于将选择寄存器的状态减少或增加四个，以加快选择速度。

操作码按钮和指示灯 (OPCODE Buttons and Indicators) (19)

操作码 (Opcode) 是机器语言指令的一部分，指定要执行的操作。在这种情况下，操作码总是位于 12 位指令字的最高有效位 (bits 11-8 或 bits 11-4)。操作码按钮通常用于预设 12 位指令字的四个高位（最重要的位）。二进制形式的指令字可以在操作码字段的指示灯上读取。

在一些情况下，操作码字段中的位 (0000) 不再表示操作数，而是操作码字段的扩展。每次修改程序内存地址 (PC) 时，都会自动读取新指令的内容，并更新操作码、操作数 X 和操作数 Y 的指示灯。

指令集 (Instruction Set)

指令类型

4 位操作码 (8 位操作码的第一四位为 0000)
1 个或 2 个操作数 (一些特殊指令有 2 个 2 位操作数)
指令长度固定为 12 位

指令字段

指令操作码 (Opcode)：位于指令的最高 4 位 (对于 8 位操作码位于最高 8 位)。
操作数 X (Operand X)：位于指令的中间 4 位。
操作数 Y (Operand Y)：位于指令的最低 4 位。

指令执行

指令执行时，程序计数器 (PC) 会自动增加 1，指向下一条指令。
ALU 单元根据指令操作码和操作数执行操作。
结果存储到指定的寄存器或存储器中。
标志寄存器会根据操作结果设置相应的标志位。

指令编码示例

指令: 1001 0010 0111
指令类型: MOV
操作数 X: R2
操作数 Y: 7

指令执行示例

指令: ADD RX, RY
操作数 X: R5
操作数 Y: R9
结果: R5 = R5 + R9

指令类型

加法 (ADD)
加带进位 (ADC)
减法 (SUB)
带借位减法 (SBB)
或 (OR)
与 (AND)
异或 (XOR)
移位 (SHL, SHR, RLC, RRC)
比较 (CP)
数据传输 (MOV)
寄存器交换 (EXR)
跳转 (JR)
输入/输出 (IN, OUT)
子程序调用/返回 (JSR, RET)
特殊功能 (PCL, PCM, PCH)

指令集

指令集表格详细列出了所有指令，包括操作码、操作数、指令类型、受影响的标志位和示例。

错误处理

堆栈错误: 堆栈溢出和堆栈下溢会导致程序终止，堆栈指示器闪烁。
数据存储器组织: 数据存储器包含 256 个半字节，分为 16 个页面。
特殊功能寄存器 (SFR): 用于控制处理器伪硬件和执行特殊操作。
错误处理: 详细说明了如何处理各种错误情况。

详细的指令集描述请见2022-Supercon6-Badge Instruction Set。

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