理解STM8流水线

Question

我正在努力理解STM8流水线，以便能够预测我的代码需要多少周期。

我有一个例子，其中我切换一个GPIO引脚，每个周期4个周期。Iff loop在4字节边界+ 3对齐，引脚保持活动5个周期(即比它应该的多一个)。我想知道为什么？

// Switches port D2, 5 cycles high, 4 cycles low
void main(void)
{
    __asm
        bset 0x5011, #2 ; output mode
        bset 0x5012, #2 ; push-pull
        bset 0x5013, #2 ; fast switching

        jra _loop
    .bndry 4
        nop
        nop
        nop
    _loop:
        nop
        bset 0x500f, #2
        nop
        nop
        nop
        bres 0x500f, #2
        jra _loop
    __endasm;
}

更多一些背景：

• bset/bres为4字节指令，nop为1字节。
• nop/bset/bres指令每个循环一个周期。
• jra指令需要两个周期。我认为在第一个周期中，指令缓存中填充了下一个32位值，即在这种情况下只填充nop指令。第二个周期实际上是CPU在解码下一个指令时被停止。

所以在循环中：

1. bres清除引脚
2. jra，流水线冲洗，nop提取
3. nop解码，bset提取
4. nop执行，bset解码，下一个nop提取
5. bset执行设置引脚
6. nop，bres提取
7. nop
8. nop，bres解码
9. bres执行清除引脚

据此，引脚应保持低4个周期和高4个周期，但它保持高5个周期。

在任何其他对齐情况下，引脚是低/高的4个周期，如预期。

我认为，如果PIN在一个额外的周期内保持在较高的位置，这必然意味着执行管道在bset指令之后被停止(nop随后提供足够的时间来确保bres稍后可以立即执行)。但根据我的理解，nop (用于6.)已经被四人录取了。

你知道怎么解释这种行为吗？我在手册中找不到任何提示。

Answer 1

第5.4节对此作了解释，该节基本上说，在整个编程手册中，将使用“一种与现实很好地匹配的简化公约”。根据我的经验，这种简化的约定确实是较长序列的一个很好的近似，但是对于每条指令的精确定时是不可用的，即使您正在处理组装级别和控制对齐。以"SLA addr“为例。它被记录为使用一个周期。将其中的三个按顺序排列，以实现C等效的"*(addr) << 3"，然后您将计时5-6个周期。

用于解码和执行的实际周期是无文档的。除了明显的原因外，没有关于造成管道阻塞的全面文件。在使用ST-LINK/V2执行代码时，我能够通过配置TIM2和/1预分频器并重新加载0xFFFF值来了解这一点。然后，您可以监视TIM2_CNTRL以查看所消耗的周期(==是执行前一个指令和解码当前指令的聚合值)。

需要注意的事情显然是跨越32位边界的指令。还有一些情况是，从下一个32位字加载指令会在NOPs序列中造成意外的额外循环，这意味着任何获取(即使对于当前或下一个指令不需要)都要花费一个周期？我看到了对32位边界对齐目标的调用，周期为4-7个周期，这表明CPU仍在忙着执行先前的指令或由于未知的原因而延迟调用。修改SP (push/pop或直接添加/转接)似乎会在某些条件下造成阻塞。

任何额外的洞察力都很感谢！