淺談CPU狀態(tài)字寄存器
雷浩（無(wú)錫市北辰自動(dòng)化技術(shù)有限公司）
1.引言
CPU寄存器狀態(tài)字的各位給出了有關(guān)指令狀態(tài)或結(jié)果的信息以及所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，我們可以將二進(jìn)制邏輯操作狀態(tài)位信號(hào)狀態(tài)直接集成到程序中，以控制程序執(zhí)行的流程。
2.狀態(tài)字寄存器
先簡(jiǎn)單介紹一下CPU中狀態(tài)字。
● 首次檢查位：狀態(tài)字的0位稱(chēng)作首次檢查位，如果/FC 位的信號(hào)狀態(tài)為“0”，則表示伴隨著下一條邏輯指令，程序中將開(kāi)始一個(gè)新的邏輯串。FC前面的斜杠表示對(duì)FC取反。
● 邏輯運(yùn)算結(jié)果：狀態(tài)字的第1位為RLO 位（RLO= “邏輯運(yùn)算結(jié)果”），在二進(jìn)制邏輯運(yùn)算中用作暫時(shí)存儲(chǔ)位。比如，一串邏輯指令中的某個(gè)指令檢查觸點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)，并根據(jù)布爾邏輯運(yùn)算規(guī)則將檢查的結(jié)果（狀態(tài)位）與RLO位進(jìn)行邏輯門(mén)運(yùn)算，然后邏輯運(yùn)算結(jié)果又存在RLO位中。
● 狀態(tài)位：狀態(tài)位（第2位）用以保存被尋址位的值。狀態(tài)位總是向掃描指令（A,AN,O,…）或?qū)懼噶睿?,S,R,）顯示尋址位的狀態(tài)（對(duì)于寫(xiě)指令，保存的尋址位狀態(tài)是本條寫(xiě)指令執(zhí)行后的該尋址位的狀態(tài)）。
● OR位：在用指令OR執(zhí)行或邏輯操作之前，執(zhí)行與邏輯操作的時(shí)候，就需要用到OR這一狀態(tài)位。OR位表示先前執(zhí)行的與邏輯操作產(chǎn)生的值為“1”，于是，邏輯操作或的執(zhí)行結(jié)果就已被確定為“1”。
● OV位：溢出表示算術(shù)或比較指令執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。根據(jù)所執(zhí)行的算術(shù)或邏輯指令結(jié)果對(duì)該位進(jìn)行設(shè)置。
● OS位：溢出存儲(chǔ)位是與OV位一起被置位的，而且在更新算術(shù)指令之后，它能夠保持這種狀態(tài)，也就是說(shuō)，它的狀態(tài)不會(huì)由于下一個(gè)算術(shù)指令的結(jié)果而改變。 這樣，即使是在程序的后面部分，也還有機(jī)會(huì)判斷數(shù)字區(qū)域是否溢出或者指令是否含有無(wú)效實(shí)數(shù)。OS位只有通過(guò)如下這些命令進(jìn)行復(fù)位：JOS（若OS = 1，則跳轉(zhuǎn)）命令，塊調(diào)用和塊結(jié)束命令。
● CC1及CC0位：CC1和CC0（條件代碼）位給出有關(guān)下列結(jié)果的相關(guān)信息：
• 算術(shù)指令結(jié)果
• 比較指令結(jié)果
• 字邏輯指令
• 在移位功能中，移出位相關(guān)信息。
可以用以下指令來(lái)檢查條件代碼CC1和CC0。
CC1 CC0 檢查完成后，如果：
0 0 A == 0 結(jié)果 =0
1 0 A > 0 結(jié)果 > 0
0 1 A < 0 結(jié)果 < 0
● BR位：狀態(tài)字的第8位稱(chēng)為二進(jìn)制結(jié)果位。它將字處理程序與位處理聯(lián)系起來(lái)，在一段既有位操
作又有字操作的程序中，用于表示字邏輯是否正確。將BR位加入程序后，無(wú)論字操作結(jié)果如何，都不會(huì)造成二進(jìn)制邏輯鏈中斷。在梯形圖的方塊指令中，BR位與ENO位有對(duì)應(yīng)關(guān)系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯(cuò)誤，BR位為0，ENO位也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1，
ENO位也為1。在用戶(hù)編寫(xiě)的FB/FC程序中，應(yīng)該對(duì)BR位進(jìn)行管理，功能塊正確執(zhí)行后，使BR位為1，否則使其為0。使用SAVE指令將RLO存入BR中，從而達(dá)到管理BR位目的。
狀態(tài)字的9-15位未使用。
3.具體使用
下面我們結(jié)合STEP7中的指針編程來(lái)具體介紹條件碼CC0/CC0的用法。
不同的指令在CPU中執(zhí)行時(shí)間是不同的。浮點(diǎn)數(shù)比定點(diǎn)數(shù)執(zhí)行時(shí)間要長(zhǎng)；字邏輯指令比位邏輯指令執(zhí)行時(shí)間要長(zhǎng)；在某些程序中適當(dāng)使用狀態(tài)字來(lái)進(jìn)行編程可以減少CPU程序的執(zhí)行時(shí)間。
例1：比如說(shuō)要比較一個(gè)DB中塊的DBBO-DBB99這100個(gè)字節(jié)是正數(shù)是負(fù)數(shù)還是0，正數(shù)用1來(lái)表示；負(fù)數(shù)用-1來(lái)表示；0用0來(lái)表示。并且將對(duì)應(yīng)結(jié)果存入MB200開(kāi)始的100個(gè)字節(jié)中。我們通常的做法可能為：
如果利用條件碼來(lái)進(jìn)行編程，既可以減少程序的大小還會(huì)減少一定的指令執(zhí)行時(shí)間，我們只需要將
中間的比較程序加以?xún)?yōu)化，即可以達(dá)到目的。
例2：根據(jù)狀態(tài)位C0和CC1的狀態(tài)而跳轉(zhuǎn)的跳轉(zhuǎn)功能指令JZ不改變?nèi)魏螤顟B(tài)位的狀態(tài)，而且邏輯操作結(jié)果RLO值也會(huì)“隨著”該跳轉(zhuǎn)功能帶到跳轉(zhuǎn)程序段中，供用戶(hù)程序其它邏輯操作之用（不改變/FC狀態(tài)）。
示例 兩個(gè)整數(shù)相減并需進(jìn)行連續(xù)判斷：
L MW2
L MW8
-I
JZ ZERO // 如果結(jié)果等于“0”，則跳轉(zhuǎn)至標(biāo)號(hào)ZERO處
// 結(jié)果不等于“0”時(shí)所執(zhí)行的指令
ZERO: // 結(jié)果等于“0”時(shí)，所要執(zhí)行的指令
如果用戶(hù)不熟悉JZ指令和狀態(tài)位C0和CC1的具體含義，編程時(shí)就需要通過(guò)比較指令將比較結(jié)果存入一個(gè)二進(jìn)制位中，再根據(jù)這個(gè)二進(jìn)制位通過(guò)JC/JCN指令來(lái)控制程序的執(zhí)行了。
例3：我們實(shí)際應(yīng)用中可能要利用某些協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)（比如說(shuō)Hilscher公司的NTTAP系列網(wǎng)關(guān)）來(lái)和某些串口協(xié)議的儀表進(jìn)行通信時(shí)，會(huì)遇到CRC校驗(yàn)的問(wèn)題，關(guān)于CRC校驗(yàn)時(shí)需要判斷溢出位是否為1的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行程序的進(jìn)一步計(jì)算。我們以EURO2408的MODBUS通信時(shí)需要的CRC校驗(yàn)為例說(shuō)明CRC校驗(yàn)的步驟：
1、裝載16#FFFF到一個(gè)16位CRC寄存器；
2、將CRC寄存器的高8位字節(jié)與信息中的第一個(gè)8位字節(jié)相異或，結(jié)果返回到CRC寄存器中；
3、將CRC寄存器數(shù)據(jù)向右移動(dòng)一位；
4、如果溢出的位等于1，則將CRC寄存器與16#A001相異或，結(jié)果返回到CRC寄存器中；
4、如果溢出的位等于0，則重復(fù)第3步；
5、重復(fù)第3、4步驟，直到已經(jīng)移位了8次；
6、將CRC寄存器的高8位字節(jié)與信息中的下一個(gè)8位字節(jié)相異或，結(jié)果返回到CRC寄存器中；
7、重復(fù)第3步到第6步，直到信息中所有字節(jié)都與CRC寄存器相異或，并都移位了8次；
8、最后的CRC寄存器中的結(jié)果即為CRC校驗(yàn)碼，最后被添加到信息（數(shù)據(jù)）的末尾（交換！低8位
在前，高8位在后；）
在第4步中需要判斷溢出的位是否為1，如何判斷對(duì)于整個(gè)程序有著重要的影響。我們可以用A>0指令來(lái)判斷這個(gè)條件，具體代碼的編寫(xiě)，有興趣時(shí)大家可以根據(jù)上面的步驟編寫(xiě)一個(gè)自己的CRC程序。
4.結(jié)束語(yǔ)
在一般情況下，我們不必考慮這些狀態(tài)位，但在某些情況下，利用這些狀態(tài)位并結(jié)合一定的指令，可以給我們的編程帶來(lái)更大的靈活性，同時(shí)對(duì)于進(jìn)一步提高自己的編程水平也有一定的作用。
5.參考文獻(xiàn)
[1].SIEMENS AG.STL編程手冊(cè)V5.3。
[2].SIEMENS AG.S7-300指令及執(zhí)行時(shí)間。
[3].廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)。