飞思卡尔半导体公司

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MC68020

MC68EC020

微处理器

用户手册

第一版

摩托罗拉保留更改，恕不另行通知以下所有产品在提高可靠性，功能或设计的权利。摩托罗拉不承担任何

因应用或使用本文所描述的任何产品或电路的法律责任;它也没有传达根据其专利权的任何许可或权利

其他人。摩托罗拉产品不是设计，意，或授权用作系统组件用于外科植入到体内，或其他

拟申请支持或维持生命，或任何其他应用程序中，摩托罗拉的产品故障可能造成一种情况，个人

可能会发生人身伤害或死亡。如果买方购买或使用摩托罗拉产品的任何意外或未经授权的应用程序，买方应赔偿并持有

摩托罗拉和其职员，雇员，子公司，联营公司及分销商对所有索赔，费用，损失，费用和合理的律师

直接或间接引起的，费，人身伤害或死亡等意外或未经授权使用相关的任何索赔，即使此类索赔称，

摩托罗拉是疏忽就部分的设计和制造。摩托罗拉和

注册摩托罗拉公司，摩托罗拉公司的商标是一个

机会均等/肯定行动雇主。

MOTOROLA INC 。 ， 1992年

前言

该

M68020用户手册

描述的功能，操作和编程

MC68020 32位，第二代，增强的微处理器和MC68EC020 32

位，第二代，增强的嵌入式微处理器。

在本手册中， “ MC68020 / EC020 ”时的信息适用于所用

MC68020和MC68EC020 。 “ MC68020 ”和“ MC68EC020 ”时，使用

信息仅适用于MC68020或MC68EC020分别。

有关MC68020和MC68EC020指令集的详细信息，请参阅

M68000PM/AD,

M68000系列程序员参考手册。

本手册由以下部分组成：

第1节

第2节

第3节

第4节

第5节

第6节

第7节

第8

第9

第10节

第11节

附录A

介绍

处理状态

信号说明

片上高速缓存存储器

总线操作

异常处理

协处理器接口说明

指令执行时间

应用信息

电气特性

订购信息和机械数据

接口的MC68EC020到DMA设备，支持三线

总线仲裁协议

记

在本手册中，

断言

和

否定

用于指定强制

信号到一个特定状态。特别是，

断言

和

断言

参考信号是一有效或真;

否定

和

否定

指示信号，该信号处于非活动状态或假。这些术语的使用

独立的电压电平（高或低） ，它们

代表。

摩托罗拉

M68020用户手册

iii

9/29/95

第1部分：概述

UM牧师1

目录

段

数

标题

第1节

介绍

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.5.1

1.5.2

1.6

1.7

产品特点..................................................................................................1-2

编程模型................................................ ................................ 1-4

数据类型和寻址模式概述........................................ 1-8

指令集概述............................................... .......................... 1-10

虚拟内存和虚拟机的概念....................................... 1-10

虚拟内存................................................ .................................... 1-10

虚拟机................................................ .................................... 1-12

流水线结构................................................ ............................. 1-12

缓存内存................................................ ........................................ 1-13

第2节

处理状态

2.1

2.1.1

2.1.2

2.1.3

2.2

2.3

2.3.1

2.3.2

权限级别................................................ ....................................... 2-2

主管权限级别............................................... .................... 2-2

用户权限级别............................................... .............................. 2-3

更改权限级别............................................... ...................... 2-3

地址空间类型............................................... .............................. 2-4

异常处理................................................ .............................. 2-5

异常向量................................................ ................................ 2-5

异常堆栈帧............................................... ........................ 2-6

第3节

信号说明

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

摩托罗拉

页面

数

信号指标................................................ ............................................ 3-2

功能代码信号（ FC2 ， FC0 ） .......................................... ............... 3-2

地址总线（ A31 - A0 ， MC68020 ） （ A23 - A0 ， MC68EC020 ） .................... 3-2

数据总线（ D31 - D0 ） ........................................... ...................................... 3-2

传输信号大小（ SIZ1 ， SIZ0 ） .......................................... ............... 3-2

异步总线控制信号.............................................. 3-4 ...........

中断控制信号............................................... ........................... 3-5

总线仲裁控制信号.............................................. ................. 3-6

..............................................总线控制异常信号.................. 3-6

仿真器支持信号............................................... .......................... 3-7

时钟（ CLK ） .............................................. ............................................... 3-7

M68020用户手册

第七

9/29/95

第1部分：概述

UM Rev.1.0

目录（续）

段

数

3.12

3.13

标题

页面

数

电源连接............................................... ...................... 3-7

信号摘要................................................ ...................................... 3-8

第4节

片上高速缓存存储器

4.1

4.2

4.3

4.3.1

4.3.2

片上高速缓存的结构和操作.......................................... 4 -1

缓存重置................................................ ........................................... 4-3

高速缓存控制................................................ ......................................... 4-3

高速缓存控制寄存器（ CACR ） ............................................ ............. 4-3

缓存地址寄存器（ CAAR ） ............................................ ............ 4-4

第5节

总线操作

5.1

5.1.1

5.1.2

5.1.3

5.1.4

5.1.5

5.1.6

5.1.7

5.2

5.2.1

5.2.2

5.2.3

5.2.4

5.2.5

5.2.6

5.2.7

5.3

5.3.1

5.3.2

5.3.3

5.4

5.4.1

5.4.1.1

5.4.1.2

5.4.1.3

5.4.2

5.4.3

5.5

5.5.1

第八

总线传输信号............................................... ................................ 5-1

...............................................总线控制信号.............................. 5-2

地址总线................................................ ........................................ 5-3

地址选通................................................ .................................... 5-3

数据总线................................................ .............................................. 5-3

数据选通................................................ ......................................... 5-4

数据缓冲启用............................................... ............................... 5-4

总线周期终止信号.............................................. .............. 5-4

数据传输机制............................................... ........................ 5-5

动态总线宽度............................................... ............................. 5-5

不对齐的操作数................................................ ........................... 5-14

动态总线宽度和操作数不对................ 5-20的影响

地址，大小，以及数据总线关系........................................ 5- 21

缓存交互................................................ .............................. 5-22

总线操作................................................ ..................................... 5-24

同步操作与

DSACK1/DSACK0

............................... 5-24

数据传输周期............................................... ............................... 5-25

读周期................................................ .......................................... 5-26

写周期................................................ .......................................... 5-33

读 - 修改 - 写周期............................................ ......................... 5-39

CPU空间周期............................................... .................................. 5-44

中断响应总线周期.............................................. ........ 5-45

中断确认周期，正常终止...................... 5-45

自动向量化中断确认周期......................................... 5-48

伪中断周期............................................... ................... 5-48

断点确认周期............................................... ............ 5-50

协处理器的通信周期............................................... ... 5-53

公交车异常控制周期.............................................. ................... 5-53

总线错误................................................ ........................................... 5-55

M68020用户手册

摩托罗拉

9/29/95

第1部分：概述

UM牧师1

目录（续）

段

数

5.5.2

5.5.3

5.5.4

5.6

5.7

5.7.1

5.7.1.1

5.7.1.2

5.7.1.3

5.7.1.4

5.7.2

5.7.2.1

5.7.2.2

5.7.2.3

5.8

标题

页面

数

重试操作................................................ ................................... 5-56

停止操作................................................ ...................................... 5-60

双总线故障............................................... .................................. 5-60

总线同步................................................ ................................ 5-62

总线仲裁................................................ ......................................... 5-62

MC68020总线仲裁............................................... ..................... 5-63

总线请求（ MC68020 ） ............................................. .................... 5-66

公交格兰特（ MC68020 ） ............................................. ......................... 5-66

公交格兰特应答（ MC68020 ） ............................................ ... 5-66

总线仲裁器（ MC68020 ） ............................................ ...... 5-67

MC68EC020总线仲裁............................................... ................ 5-70

总线请求（ MC68EC020 ） ............................................. ............... 5-71

公交格兰特（ MC68EC020 ） ............................................. .................... 5-71

总线仲裁器（ MC68EC020 ） ............................................ .5-73

复位操作................................................ ...................................... 5-76

第6节

异常处理

6.1

6.1.1

6.1.2

6.1.3

6.1.4

6.1.5

6.1.6

6.1.7

6.1.8

6.1.9

6.1.10

6.1.11

6.1.12

6.2

6.2.1

6.2.2

6.2.3

6.3

6.4

异常处理顺序............................................... ............. 6-1

复位异常................................................ ................................... 6-4

总线错误异常............................................... .............................. 6-4

地址错误异常............................................... ....................... 6-6

指令陷阱异常............................................... .................... 6-6

非法指令和未使用的指令例外............ 6-7

权限冲突异常............................................... ................ 6-8

跟踪异常................................................ ................................... 6-9

格式错误异常............................................... ........................ 6-10

中断异常................................................ ............................. 6-11

断点指令异常............................................... .......... 6-17

多个异常................................................ .............................. 6-17

从异常返回............................................... .......................... 6-19

总线故障恢复............................................... .................................. 6-21

特殊状态字（ SSW ） ............................................ ..................... 6-21

使用软件来完成的总线周期....................................... 6-23

完成总线周期， RTE ............................................ ...... 6-24

协处理器事项................................................ ................... 6-25

异常堆栈帧格式.............................................. ............... 6-25

摩托罗拉

M68020用户手册

ix