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PIC系列单片机程序设计基础[转帖]



1、程序的基本格式

先介绍二条伪指令：
EQU ——标号赋值伪指令
ORG ——地址定义伪指令
PIC16C5X在RESET后指令计算器PC被置为全“1”，所以PIC16C5X几种型号芯片的复位地址为：
PIC16C54/55：1FFH
PIC16C56：3FFH
PIC16C57/58：7FFH
一般来说，PIC的源程序并没有要求统一的格式，大家可以根据自己的风格来编写。但这里我们推荐一种清晰明了的格式供参考。
TITLE This is …… ；程序标题
；--------------------------------------
；名称定义和变量定义
；--------------------------------------
F0 EQU 0
RTCC EQU 1
PC EQU 2
STATUS EQU 3
FSR EQU 4
RA EQU 5
RB EQU 6
RC EQU 7
┋
PIC16C54 EQU 1FFH ；芯片复位地址
PIC16C56 EQU 3FFH
PIC16C57 EQU 7FFH
；-----------------------------------------
ORG PIC16C54 GOTO MAIN ；在复位地址处转入主程序
ORG 0 ；在0000H开始存放程序
；-----------------------------------------
；子程序区
；-----------------------------------------
DELAY MOVLW 255
┋
RETLW 0
；------------------------------------------
；主程序区
；------------------------------------------
MAIN
MOVLW B‘00000000’
TRIS RB ；RB已由伪指令定义为6，即B口
┋
LOOP
BSF RB，7 CALL DELAY
BCF RB，7 CALL DELAY
┋
GOTO LOOP
；-------------------------------------------
END ；程序结束
注:MAIN标号一定要处在0页面内。
2、程序设计基础
1) 设置 I/O 口的输入/输出方向
PIC16C5X的I/O 口皆为双向可编程，即每一根I/O 端线都可分别单独地由程序设置为输入或输出。这个过程由写I/O 控制寄存器TRIS f来实现，写入值为“1”，则为输入；写入值为“0”，则为输出。
MOVLW 0FH ；0000 1111（0FH）
输入 输出
TRIS 6 ；将W中的0FH写入B口控制器，
；B口高4位为输出，低4位为输入。
MOVLW 0C0H ； 11 000000（0C0H）
RB4，RB5输出0 RB6，RB7输出1
2) 检查寄存器是否为零
如果要判断一个寄存器内容是否为零，很简单，现以寄存器F10为例：
MOVF 10，1 ；F10→F10，结果影响零标记状态位Z
BTFSS STATUS，Z ；F10为零则跳
GOTO NZ ；Z=0即F10不为零转入标号NZ处程序
┋ ；Z=1即F10=0处理程序
3) 比较二个寄存器的大小
要比较二个寄存器的大小，可以将它们做减法运算，然后根据状态位C来判断。注意，相减的结果放入W，则不会影响二寄存器原有的值。
例如F8和F9二个寄存器要比较大小：
MOVF 8，0 ；F8→W
SUBWF 9，0 ；F9—W（F8）→W
BTFSC STATUS，Z ；判断F8=F9否
GOTO F8=F9
BTFSC STATUS，C ；C=0则跳
GOTO F9>F8 ；C=1相减结果为正，F9>F8
GOTO F9<
F9 ；C=0相减结果为负，F9 ┋
4) 循环n次的程序
如果要使某段程序循环执行n次，可以用一个寄存器作计数器。下例以F10做计数器，使程序循环8次。
COUNT EQU 10 ；定义F10名称为COUNT（计数器）
┋
MOVLW 8
MOVWF COUNT LOOP ；循环体
LOOP
┋
DECFSZ COUNT，1 ；COUNT减1，结果为零则跳
GOTO LOOP ；结果不为零，继续循环
┋ ；结果为零，跳出循环
5)“IF……THEN……”格式的程序
下面以“IF X=Y THEN GOTO NEXT”格式为例。
MOVF X，0 ；X→W
SUBWF Y，0 ；Y—W（X）→W
BTFSC STATUS，Z ；X=Y 否
GOTO NEXT ；X=Y，跳到NEXT去执行。
┋ ；X≠Y
6)“FOR……NEXT”格式的程序
“FOR……NEXT”程序使循环在某个范围内进行。下例是“FOR X=0 TO 5”格式的程序。F10放X的初值，F11放X的终值。
START EQU 10
DAEND EQU 11
┋
MOVLW 0
MOVWF START ； 0→START（F10）
MOVLW 5
MOVWF DAEND ；5→DAEND（F11）
LOOP
┋
INCF START，1 ；START值加1
MOVF START，0
SUBWF DAEND，0 ；START=DAEND ？（X=5否）
BTFSS STATUS，Z
GOTO LOOP ；X＜5，继续循环
┋ ；X＝5，结束循环
7）“DO WHILE……END”格式的程序
“DO WHILE……END”程序是在符合条件下执行循环。下例是“DO WHILE X=1”格式的程序。F10放X的值。
X EQU 10
┋
MOVLW 1
MOVWF X ；1→X（F10），作为初值
LOOP
┋
MOVLW 1
SUBWF X，0
BTFSS STATUS，Z ；X＝1否？
GOTO LOOP ；X＝1继续循环
┋ ；X≠1跳出循环
8) 查表程序
查表是程序中经常用到的一种操作。下例是将十进制0～9转换成7段LED数字显示值。若以B口的RB0～RB6来驱动LED的a～g线段，则有如下关系：



设LED为共阳，则0～9数字对应的线段值如下表：

十进数 线段值 十进数 线段值
0 C0H 5 92H
1 C9H 6 82H
2 A4H 7 F8H
3 B0H 8 80H
4 99H 9 90H


PIC的查表程序可以利用子程序带值返回的特点来实现。具体是在主程序中先取表数据地址放入W，接着调用子程序，子程序的第一条指令将W置入PC，则程序跳到数据地址的地方，再由“RETLW”指令将数据放入W返回到主程序。下面程序以F10放表头地址。
MOVLW TABLE ；表头地址→F10
MOVWF 10
┋
MOVLW 1 ；1→W，准备取“1”的线段值
ADDWF 10，1 ；F10+W =“1”的数据地址
CALL CONVERT
MOVWF 6 ；线段值置到B口，点亮LED
┋
CONVERT MOVWF 2 ；W→PC TABLE
RETLW 0C0H ；“0”线段值
RETLW 0F9H ；“1”线段值
┋
RETLW 90H ；“9”线段值
9)“READ……DATA，RESTORE”格式程序
“READ……DATA”程序是每次读取数据表的一个数据，然后将数据指针加1，准备取下一个数据。下例程序中以F10为数据表起始地址，F11做数据指针。
POINTER EQU 11 ；定义F11名称为POINTER
┋
MOVLW DATA
MOVWF 10 ；数据表头地址→F10
CLRF POINTER ；数据指针清零
┋
MOVF POINTER，0
ADDWF 10，0 ；W =F10+POINTER
┋
INCF POINTER，1 ；指针加1
CALL CONVERT ；调子程序，取表格数据
┋
CONVERT MOVWF 2 ；数据地址→PC
DATA RETLW 20H ；数据
┋
RETLW 15H ；数据
如果要执行“RESTORE”，只要执行一条“CLRF POINTER”即可。
10) 延时程序
如果延时时间较短，可以让程序简单地连续执行几条空操作指令“NOP”。如果延时时间长，可以用循环来实现。下例以F10计算，使循环重复执行100次。
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP DECFSZ 10，1 ；F10—1→F10，结果为零则跳
GOTO LOOP
┋
延时程序中计算指令执行的时间和即为延时时间。如果使用4MHz振荡，则每个指令周期为1μS。所以单周期指令时间为1μS，双周期指令时间为2μS。在上例的LOOP循环延时时间即为：（1+2）*100+2=302（μS）。在循环中插入空操作指令即可延长延时时间：
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP NOP
NOP
NOP
DECFSZ 10，1
GOTO LOOP
┋
延时时间=（1+1+1+1+2）*100+2=602（μS）。
用几个循环嵌套的方式可以大大延长延时时间。下例用2个循环来做延时：
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP MOVLW D‘16’
MOVWF 11
LOOP1 DECFSZ 11，1
GOTO LOOP1
DECFSZ 10，1
GOTO LOOP
┋
延时时间=1+1+[1+1+（1+2）*16-1+1+2]*100-1=5201（μS）
11) RTCC计数器的使用
RTCC是一个脉冲计数器，它的计数脉冲有二个来源，一个是从RTCC引脚输入的外部信号，一个是内部的指令时钟信号。可以用程序来选择其中一个信号源作为输入。RTCC可被程序用作计时之用；程序读取RTCC寄存器值以计算时间。当RTCC作为内部计时器使用时需将RTCC管脚接VDD或VSS，以减少干扰和耗电流。下例程序以RTCC做延时：
RTCC EQU 1
┋
CLRF RTCC ；RTCC清0
MOVLW 07H
OPTION ；选择预设倍数1：256→RTCC
LOOP MOVLW 255 ；RTCC计数终值
SUBWF RTCC，0
BTFSS STATUS，Z ；RTCC=255？
GOTO LOOP
┋
这个延时程序中，每过256个指令周期RTCC寄存器增1（分频比=1：256），设芯片使用4MHz振荡，则：
延时时间=256*256=65536（μS）
RTCC是自振式的，在它计数时，程序可以去做别的事情，只要隔一段时间去读取它，检测它的计数值即可。
12) 寄存器体（BANK）的寻址
对于PIC16C54/55/56，寄存器有32个，只有一个体（BANK），故不存在体寻址问题，对于PIC16C57/58来说，寄存器则有80个，分为4个体（BANK0-BANK3）。在对F4（FSR）的说明中可知，F4的bit6和bit5是寄存器体寻址位，其对应关系如下：


Bit6 Bit5 BANK 物理地址
0 0 BANK0 10H～1FH
0 1 BANK1 30H～3FH
1 0 BANK2 50H～5FH
1 1 BANK3 70H～7FH

当芯片上电RESET后，F4的bit6,bit5是随机的，非上电的RESET则保持原先状态不变。
下面的例子对BANK1和BANK2的30H及50H寄存器写入数据。
例1．（设目前体选为BANK0）
BSF 4，5 ；置位bit5=1,选择BANK1
MOVLW DATA
MOVWF 10H ； DATA→30H
BCF 4，5
BSF 4，6 ；bit6=1,bit5=0选择BANK2
MOVWF 10H ；DATA→50H
从上例中我们看到，对某一体（BANK）中的寄存器进行读写，首先要先对F4中的体寻址位进行操作。实际应用中一般上电复位后先清F4的bit6和bit5为0，使之指向BANK0，以后再根据需要使其指向相应的体。
注意，在例子中对30H寄存器（BANK1）和50H寄存器（BANK2）写数时，用的指令“MOVWF 10H”中寄存器地址写的都是“10H”，而不是读者预期的“MOVWF 30H”和“MOVWF 50H”，为什么？
让我们回顾一下指令表。在PIC16C5X的所有有关寄存器的指令码中，寄存寻址位都只占5个位：fffff，只能寻址32个（00H—1FH）寄存器。所以要选址80个寄存器，还要再用二位体选址位PA1和PA0。当我们设置好体寻址位PA1和PA0，使之指向一个BANK，那么指令“MOVWF 10H”就是将W内容置入这个BANK中的相应寄存器内（10H，30H，50H，或70H）。
有些设计者第一次接触体选址的概念，难免理解上有出入，下面是一个例子：
例2：（设目前体选为BANK0）
MOVLW 55H
MOVWF 30H ；欲把55H→30H寄存器
MOVLW 66H
MOVWF 50H ；欲把66H→50H寄存器
以为“MOVWF 30H”一定能把W置入30H，“MOVWF 50H”一定能把W置入50H，这是错误的。因为这两条指令的实际效果是“MOVWF 10H”，原因上面已经说明过了。所以例2这段程序最后结果是F10H=66H，而真正的F30H和F50H并没有被操作到。
建议：为使体选址的程序清晰明了，建议多用名称定义符来写程序，则不易混淆。 例3：假设在程序中用到BANK0，BANK1，BANK2的几个寄存器如下：


BANK0 地址 BANK1 地址 BANK2 地址 BANK3 地址
A 10H B 30H C 50H · 70H
· · · · · · · ·
· · · · · · · ·

A EQU 10H ；BANK0
B EQU 10H ；BANK1
C EQU 10H ；BANK2
┋
FSR EQU 4
Bit6 EQU 6
Bit5 EQU 5
DATA EQU 55H
┋
MOVLW DATA
MOVWF A
BSF FSR,Bit5
MOVWF B ；DATA→F30H
BCF FSR,Bit5
BSF FSR,Bit6
MOVWF C ；DATA→F50H
┋

程序这样书写，相信体选址就不容易错了。
13) 程序跨页面跳转和调用
下面介绍PIC16C5X的程序存储区的页面概念和F3寄存器中的页面选址位PA1和PA0两位应用的实例。
（1）“GOTO”跨页面
例：设目前程序在0页面（PAGE0），欲用“GOTO”跳转到1页面的某个地方
KEY（PAGE1）。
STATUS EQU 3
PA1 EQU 6
PA0 EQU 5
┋
BSF STATUS，PA0 ；PA0=1，选择PAGE页面
GOTO KEY ；跨页跳转到1页面的KEY
┋
KEY NOP ；1页面的程序
┋
（2）“CALL”跨页面
例：设目前程序在0页面（PAGE0），现在要调用——放在1页面（PAGE1）的子程序DELAY。
┋
BSF STATUS，PA0 ；PA0=1，选择PAGE1页面
CALL DELAY ；跨页调用
BCF STATUS，PA0 ；恢复0页面地址
┋
DELAY NOP ；1页面的子程序
┋
注意：程序为跨页CALL而设了页面地址，从子程序返回后一定要恢复原来的页面地址。
（3）程序跨页跳转和调用的编写
读者看到这里，一定要问：我写源程序（.ASM）时，并不去注意每条指令的存放地址，我怎么知道这个GOTO是要跨页面的，那个CALL是需跨页面的？ 的确，开始写源程序时并知道何时会发生跨页面跳转或调用，不过当你将源程序汇编时，就会自动给出。当汇编结果显示出：
X X X（地址）“GOTO out of Range"
X X X（地址）“CALL out of Range"
这表明你的程序发生了跨页面的跳转和调用，而你的程序中在这些跨页GOTO和CALL之前还未设置好相应的页面地址。这时应该查看汇编生成的.LST文件，找到这些GOTO和CALL，并查看它们要跳转去的地址处在什么页面，然后再回到源程序（.ASM）做必要的修改。一直到你的源程序汇编通过（0 Errors and Warnnings）。
（4）程序页面的连接
程序4个页面连接处应该做一些处理。一般建议采用下面的格式： 即在进入另一个页面后，马上设置相应的页面地址位（PA1，PA0）。 页面处理是PIC16C5X编程中最麻烦的部分，不过并不难。只要做了一次实际的编程练习后，就能掌握了。

高性能 RISC CPU：
• 仅需学习 35 条指令：
- 除了跳转指令以外，所有指令都是单周期的
• 工作速度：
- DC － 20 MHz 振荡器 / 时钟输入
- DC － 200 ns 指令周期
• 中断能力
• 8 层深硬件堆栈
• 直接、间接和相对寻址模式
单片机特性：
• 精确的内部振荡器：
- 出厂时精度已校准到 ±1%，典型值
- 软件可选择频率范围：8 MHz 到 125 kHz
- 可用软件调整
- 双速启动模式
- 用于关键应用的晶振故障检测
- 工作时切换时钟模式以节电
• 时钟模式切换以使器件低功耗运行
• 节能休眠模式
• 宽工作电压范围 （2.0V-5.5V）
• 工业级和扩展级温度范围
• 上电复位 （Power-on Reset， POR）
• 唤醒复位 （Wake-up Reset， WUR）
• 独立的弱上拉 / 下拉电阻
• 可编程低压检测 （Programmable Low-Voltage
Detect， PLVD）
• 上电延时定时器 （Power-up Timer， PWRT）和
振荡器起振定时器 （Oscillator Start-up Timer，
OST）
• 带软件控制选择的欠压复位 （Brown-out Reset，
BOR）
• 增强型低电流看门狗定时器 （Watchdog Timer，
WDT），带有片上振荡器 （预分频器最大时，软
件可选择的标称值为 268 秒），可用软件启动
• 带弱上拉的主复位引脚，与通用输入功能复用
• 可编程代码保护 （程序和数据分开）
• 高耐久性的闪存 /EEPROM 存储单元：
- 闪存耐写次数达 100,000 次
- EEPROM 耐写次数达 1,000,000 次
- 闪存 / 数据 EEPROM 保存时间：> 40 年
低功耗特性：
• 待机电流：
- 2.0V 时典型值为 1 nA
• 工作电流：
- 32 kHz、 2.0V 时典型值为 8.5 µA
- 1 MHz、 2.0V 时典型值为 100 µA
• 看门狗定时器电流：
- 2.0V 时典型值为 1 µA
外设特性：
• 可单独进行方向控制的 6/12 个 I/O 引脚：
- 高灌 / 拉电流能力，可直接驱动 LED
- 电平变化中断引脚
- 可单独编程的弱上拉 / 下拉
- 超低功耗唤醒
• 模拟比较器模块，具有：
- 最多 2 个模拟比较器
- 片上可编程参考电压 （CVREF）模块 （VDD
的 %）
- 可从外部访问比较器输入和输出
• Timer0 ：带有8位可编程预分频器的8位定时器/计
数器
• 增强型 Timer1：
- 带有预分频器的 16 位定时器 / 计数器
- 外部 Timer1 门控 （计数使能）
- 如果选用 INTOSC 模式，可选择 OSC1 和
OSC2 之间的振荡器 （工作在 LP 模式下）作
为 Timer1 的振荡器
• KEELOQ® 兼容的硬件加密模块
• 通过两个引脚进行在线串行编程 （In-Circuit
Serial Programming™， ICSP™）
低频模拟前端特性 （仅限 PIC16F639）：
• 3 个输入引脚，用于 125 kHz LF 输入信号
• 高输入检波灵敏度 （3 mVPP，典型值）
• 解调数据、载波时钟或 RSSI 输出选择
• 输入载波频率：125 kHz，典型值
• 输入调制频率：4 kHz，最大值
• 8 个内部配置寄存器
• 双向收发器通信 （LF 对讲）
• 可编程天线调节电容 （最大 63 pF， 1 pF/ 步）
• 低待机电流：5 µA （使能 3 个通道时），典型值
• 低工作电流：15 µA （使能 3 个通道时），典型值
• 串行外设接口 （Serial Peripheral Interface，
SPI），带有内部 MCU 和外部器件
• 支持电池后备模式和带有外部电路的无电池工作模
式

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