一种基于FPGA的栈空间管理器的研究和设计
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2栈空间管理器总体结构
为了节约RAM开销，从总体结构上构建了一款具有LIFO及自检功能的栈空间管理器。栈空间管理器结构包括一个双端口存储单元、状态控制逻辑模块、地址产生逻辑模块、中断判断逻辑。其中状态控制逻辑模块由空/满标志产生逻辑、二进制运算逻辑和标志寄存器组3部分组成；地址产生逻辑模块由读/写地址逻辑、中断栈逻辑和地址寄存器组3部分组成。
由图2可知，状态控制逻辑模块的工作过程为：从标志寄存器组中读出当前任务栈的使用量fcount信号值，fcount信号值传送至二进制运算逻辑。在读/写控制信号有效的情况下，二进制运算逻辑有效，修改fcount信号值，修改后的值作为USED的输出值，同时写回到标志寄存器的对应fcount位中。修改后的信号值也作为空/满标志产生逻辑的输入信号，空/满标志产生逻辑生成Full/Empty标志，并把该标志位写回到标志寄存器对应位Full/Empty中。其中标志寄存器freg的结构如图3所示，初始值为0000001000000000B。
中断判断逻辑由输入信号INT与标志寄存器位IntNesting值决定是否有效。如果有中断发生，则中断栈逻辑有效，中断栈逻辑生成读/写地址，否则读/写地址逻辑有效，生成相应的读/写地址。
在读/写控制信号有效的情况下，从堆栈地址寄存器组中读出当前任务的地址，经过读/写地址逻辑或中断栈逻辑产生堆栈地址指针，作为HOS堆栈空间的入栈/出栈地址。执行入栈时，在同步时钟和入栈控制信号有效的情况下，中断判断逻辑判断是否存在中断或中断嵌套，如果没有，则由写地址逻辑生成入栈地址；否则由中断栈逻辑生成写地址。同理，执行出栈时，在同步时钟和出栈控制信号有效的情况下，中断判断逻辑判断是否存在中断或中断嵌套，如果没有，则读地址逻辑生成出栈地址；否则中断栈逻辑生成出栈地址。
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