一種基于FPGA的棧空間管理器的研究和設計

　　
　　在地址產生邏輯設計時，先對堆棧地址寄存器組賦初值，該模擬系統管理8個任務，有9個堆棧地址寄存器，分別為8個任務堆棧地址寄存器和1個中斷嵌套棧堆棧地址寄存器。
　　
　　當任務優先級Prio信號和中斷使能int_en信號同時驅動多路選擇器時，堆棧地址指針SP從堆棧地址寄存器組中選擇存放在Pregx中的當前任務的地址，在設計的棧空間管理器中，SP指向棧空間的下一個存儲單元的地址。如果入棧控制信號有效，則SP作為棧空間的尋址地址，寫入數據，SP加1；如果出棧控制信號有效，則SP減1，改變后的SP值作為棧空間的尋址地址，讀出數據。操作完成后，改變后的SP值寫回到對應的堆棧地址寄存器組Pregx中。
　　
　　4仿真結果分析
　　
　　本棧空間管理器容量為10KB，寬度為16bit。在ISE8.2i開發軟件中進行了綜合和仿真，設計中使用了294個Slices芯片、396個觸發器芯片、274個inputLUTs、60個boundedIOBs、1個塊BRAMs。
　　
　　仿真時，輸入十進制數的數據，圖6為系統時序仿真波形圖。

　　
　　(1)當INT無效時，即系統中不存在中斷或中斷嵌套。在push有效的情況下，置prio信號值為2，data_in信號值分別為32768、57908。仿真時，輸出結果為：used信號值分別為1、2，而ostcbstkptr信號值分別為128、129；同理，在pop有效情況下，置prio信號值為2，觀察仿真結果為：dout_out信號值分別為32768、57908，used的信號值分別為1、0，ostcbstkptr信號值分別為129、128。由此可得，在無中斷處理的條件下，根據任務的優先級prio，按LIFO原則在任務棧中寫入和讀出數據，并且每次的有效操作同時修改當前任務的used和ostcbstkptr信號值。
　　
　　(2)當INT有效時，即系統中產生中斷或存在中斷嵌套。在push有效的情況下，置prio信號值為6及data_in信號值為8192，觀察仿真結果為：used信號值依次為1、2、3、4，ostcbstkptr信號值依次為576、577、578、579；同理，在pop有效情況下，置prio為6，此時的仿真結果：data_out信號值為8192，used信號值依次輸出4、3、2、1，ostcbstkptr信號值依次輸出579、578、577、576。由此可得，當系統中產生中斷或存在中斷嵌套，按LIFO原則在中斷嵌套棧中寫入和讀出數據，并且每次有效操作同時修改中斷嵌套棧的used和ostcbstkptr的值。