第五節(jié)：PIC系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

PIC16C5X把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM都當(dāng)作寄存器來(lái)使用以使尋址簡(jiǎn)單明潔，它們功能上可分為操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和特殊功用寄存器。它們的組織結(jié)構(gòu)如圖1.4所示：這些寄存器用代號(hào)F0～F79來(lái)表示。F0～F4是操作寄存器，F(xiàn)5－F7是I /O寄存器，其余為通用寄存器。特殊功用寄存器地址對(duì)用戶不透明。

§1.5.1　操作寄存器

1、F0　間址寄存器

尋址F0實(shí)際上意味著間址尋址。實(shí)際地址為寄存器選擇寄存器F4的內(nèi)容。

例： MOVLW 10　
MOVWF　 f4　　　 ；10→f4
MOVLW　 55　
MOVWF　 f0　　　 ；55→f10

2、F1　實(shí)時(shí)時(shí)鐘/計(jì)數(shù)寄存器（RTCC）

此寄存器是一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。和其他寄存器一樣可由程序進(jìn)行讀寫操作。它用于對(duì)外加在RTCC引腳上的脈沖計(jì)數(shù)，或?qū)?nèi)部時(shí)鐘計(jì)數(shù)（起定時(shí)器作用）。

上圖中可看出RTCC工作狀態(tài)由OPTION寄存器控制（參見(jiàn)§1.5.4），其中OPTION寄存器的RTS位用來(lái)選擇RTCC的計(jì)數(shù)信號(hào)源，當(dāng)RTS為"1"時(shí)，信號(hào)源為內(nèi)部時(shí)鐘，RTS為"0"時(shí)，信號(hào)源為來(lái)自RTCC引腳的外部信號(hào)。OPTION寄存器的PSA位控制預(yù)分頻器（Prescaler）分配對(duì)象，當(dāng)PSA位為"1"，8位可編程預(yù)分配給RTCC，即外部或內(nèi)部信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)分頻器分頻后再輸出給RTCC。預(yù)分頻器的分頻比率由OPTION內(nèi)的PS0～PS2決定。這時(shí)涉及寫f1（RTCC）寄存器的指令均同時(shí)將預(yù)分頻器清零。但要注意OPTION寄存器內(nèi)容仍保持不變，即分配對(duì)象、分頻比率等均不變。OPTION的RTE位用于選擇外部計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)沿。當(dāng)RTE為"1"時(shí)為下降沿觸發(fā)，為"0"時(shí)為上升沿觸發(fā)。

RTCC計(jì)數(shù)器采用遞增方式計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)至FFH時(shí)，在下一個(gè)計(jì)數(shù)發(fā)生后，將自動(dòng)復(fù)零，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，以此一直循環(huán)下去。RTCC對(duì)其輸入脈沖信號(hào)的響應(yīng)延遲時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期，不論輸入脈沖是內(nèi)部時(shí)鐘、外部信號(hào)或是預(yù)分頻器的輸出。響應(yīng)時(shí)序見(jiàn)圖1.6。

RTCC對(duì)外部信號(hào)的采樣周期為2個(gè)振蕩周期。因此當(dāng)不用預(yù)分頻器時(shí)，外加在RTCC引腳上的脈沖寬度不得小于2個(gè)振蕩周期，即1/2指令周期。同理，當(dāng)使用預(yù)分頻器時(shí)，預(yù)分頻器的輸出脈沖周期不得小于指令周期，因此預(yù)分頻器最大輸入頻率可達(dá)N.fosc/4，N為預(yù)分頻器的分頻比，但不得大于50MHz。

當(dāng)RTCC使用內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，如果沒(méi)有預(yù)分頻器，則RTCC值隨指令節(jié)拍增1。 當(dāng)一個(gè)值寫入RTCC時(shí)，接下來(lái)的二個(gè)指令節(jié)拍RTCC的值不會(huì)改變，從第三個(gè)指令節(jié)拍才開(kāi)始遞增，見(jiàn)下圖。

應(yīng)注意的是盡管PIC對(duì)外部加于RTCC信號(hào)端上的信號(hào)寬度沒(méi)有很嚴(yán)格的要求，但是如果高電平或低電平的維持時(shí)間太短，也有可能使RTCC檢測(cè)不到這個(gè)信號(hào)。一般要求信號(hào)寬度要大于是10nS。

3、F2　程序計(jì)數(shù)器（PC）

程序計(jì)數(shù)器PC可尋址最多2K的程序存儲(chǔ)器。表1.3列出了PIC16C5X各種型號(hào)的PC長(zhǎng)度和堆棧的長(zhǎng)度。

單片機(jī)一復(fù)位（RESET），F(xiàn)2的值全置為"1"。除非執(zhí)行地址跳轉(zhuǎn)指令，否則當(dāng)執(zhí)行一條指令后，F(xiàn)2（PC）值會(huì)動(dòng)加1指向下一條指令。
下面這些指令可能改變PC的值：
a、"GOTO"指令。它可以直接寫（改變）PC的低9位。對(duì)于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位。所示"GOTO"指令可以跳轉(zhuǎn)到程序存儲(chǔ)器的任何地方。
b、"CALL"指令。它可以直接寫PC 低8位，同時(shí)將PC的第9位清零。對(duì)于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位（第10、11位）。
c、"RETLW"指令。它把棧項(xiàng)（堆棧1）的值寫入PC。
d、"MOVWF F2"指令。它把W寄存器的內(nèi)容置入PC。
e、"ADDWF F2"指令。它把PC值加1后再和W寄存器的值相加，結(jié)果寫入PC。
在以上b、d和e中，PC的第9位總是被清為零。所以用這三條指令來(lái)產(chǎn)生程序跳轉(zhuǎn)時(shí)，要把子程序或分支程序放在每頁(yè)的上部地址（分別為000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF）。

4、F3　狀態(tài)寄存器（STATUS）

如圖1.7所示F3包含了ALU的算術(shù)狀態(tài)、RESET狀態(tài)、程序存儲(chǔ)器頁(yè)面地址等。F3中除PD和TO兩位外，其他的位都可由指令來(lái)設(shè)置或清零。注意，當(dāng)你執(zhí)行一條欲改變F3 寄存器的指令后，F(xiàn)3中的情況可能出乎你的意料。

例：CLRF F3 ；清F3為零

你得到的結(jié)果是F3=000UU100（U為未變）而不是想像中的全零。UU兩位是PD和TO，它們維持不變，而2位由于清零操作被置成"1"。所以如果你要想改變F3的內(nèi)容，建議你使用BCF、BSF和MOVWF這三條指令，因?yàn)樗鼈兊膱?zhí)行不影響其他狀態(tài)位。

例：MOVLW 0　 ；0→W
MOVWF F3 ；把F3除PD和TO以外的位全部清零，則你可得到F3=000UU000。

有關(guān)各條指令對(duì)狀態(tài)位的影響請(qǐng)看第二章介紹。
在加法運(yùn)算（ADDWF）時(shí)，C是進(jìn)位位。在減法運(yùn)算（SUBWF）時(shí)，C是借位的反（Borrow）。

例：CLRF F10 ；F10=0
MOVLW 1 ；1→W
SUBWF F10 ；F10-W=0-1=FFH→F10
C=0:運(yùn)算結(jié)果為負(fù)
例：MOVLW 1 ；1→W
MOVWF F10 ；F10=1
CLRW ；W=0
SUBWF F10 ；F10-W=1-0=1→F10
C=1:運(yùn)算結(jié)果為正

PD和TO兩位可用來(lái)判斷RESET的原因。例如判斷RESET是由芯片上電引起的，或是由看門狗WDT計(jì)時(shí)溢出引起的，或是復(fù)位端加低電平引起的，或是由WDT喚醒SLEEP引起的。
表1.4列出了影響TO、PD位的事件。表1.5列出了在各種RESET后的TO、PD位狀態(tài)。

判斷RESET從何處引起有時(shí)是很必要的。例如在對(duì)系統(tǒng)初始化時(shí)，經(jīng)常需判斷這次復(fù)位是否是上電引起的。如果不是上電復(fù)位，則不再進(jìn)行初始化。
頁(yè)面選擇位PA1、PA0的作用前面已描述過(guò)，RESET時(shí)清PA0-PA2位為零，所以復(fù)位后程序區(qū)頁(yè)面自動(dòng)選擇在0頁(yè)。

5、F4 寄存器選擇寄存器（FSR）
a、 PIC16C52/54/55/56
F4的0－4位在間接尋址中用來(lái)選擇32個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。5－7位為只讀位，并恒為1。請(qǐng)參考F0寄存器描述。
b、PIC16C57/58
FSR<6:5>位用來(lái)選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器體（Bank）。PIC16C57有80個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，如圖1.4所示。80個(gè)寄存器分為4個(gè)體（Bank0～Bank3），每個(gè)體的低16個(gè)寄存器的物理位置是相同的（參考§1.5.3通用寄存器的描述）。當(dāng)FSR的第4位為"1"時(shí)，則要根據(jù)FSR<6:5>位來(lái)選擇某個(gè)寄存器體中的某一個(gè)高16的寄存器。

注意：當(dāng)芯片上電復(fù)位時(shí)，F(xiàn)SR<6:5>是不定的，所以它可能指向任何一個(gè)Bank。而其他復(fù)位則保持原來(lái)的值不變。
具體程序技巧請(qǐng)參閱§2.7.2程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的描述。

§1.5.2 I/O 寄存器

PIC16C52/54/56/58有二個(gè)I/O口RA、RB（F5、F6），PIC16C55/57有三個(gè)I/O口RA、RB、RC（F5、F6、F7）。與其它寄存器一樣，它們皆可由指令來(lái)讀寫。它們是可編程雙向I/O口，可由程序來(lái)編程確定每一根I/O端的輸入/輸出狀態(tài)。控制方法見(jiàn)§1.8節(jié)。
RESET后所有的I/O口都置成輸入態(tài)（等于高阻態(tài)），即I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）都被置成"1"。

1、F5（A口）

4位I/O口寄存器。只能使用其低4位。高4位永遠(yuǎn)定義為"0"。

2、F6（B口）

8位I/O口寄存器。

3、F7（C口）

對(duì)于PIC16C55/PIC16C57，它是一個(gè)8位I/O口寄存器。
對(duì)于PIC16C54/56/58，它是一個(gè)通用寄存器。

§1.5.3 通用寄存器

PIC16C54/56：
07H～1FH
PIC16C55：
08H～1FH
PIC16C57/58：

08H-0FH：共有通用寄存器（無(wú)須體選擇即可尋址）。
　　　　10H-1FH：Bank0的通用寄存器
20H-2FH：物理上等同于00H-0FH。
　　　　30H-3FH：Bank1的通用寄存器
40H-4FH：物理上等同于00H-0FH。
　　　　50H-5FH：Bank2的通用寄存器
60H-6FH：物理上等同于00H-0FH。
　　　　70H-7FH：Bank3的通用寄存器。
請(qǐng)參考圖1.4。對(duì)寄存器體Bank的尋址請(qǐng)參閱F4寄存器描述和第四章的實(shí)例。

§1.5.4 特殊功能寄存器

1、工作寄存器（W）

W用來(lái)存放兩操作數(shù)指令中的第二個(gè)操作數(shù)，或用以進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送。算術(shù)邏輯單元ALU把W和寄存器連接起來(lái)，ALU的運(yùn)算結(jié)果通過(guò)總據(jù)總線可以送到W保存。

2、I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）

TRISA、TRISB、TRISC分別對(duì)應(yīng)I/O口A、B、C。其中TRISA只有4位，和A口對(duì)應(yīng)。執(zhí)行"TRIS f"指令可把W的值置入I/O控制寄存器，以此來(lái)定義各I/O端的輸入/輸出態(tài)。當(dāng)寫入"1"時(shí)，將相應(yīng)的I/O端置成輸入態(tài)（高阻態(tài)），當(dāng)寫入"0"，則將相應(yīng)的I/O端置成輸出態(tài)。I/O控制寄存器都是只寫寄存器，在RESET后自動(dòng)置為全"1"，即所有I/O口都為輸入態(tài)。

3、預(yù)設(shè)倍數(shù)/RTCC選擇寄存器（OPTION）

OPTION可用于：
a、定義預(yù)分頻器的預(yù)分頻參數(shù)。
b、分配預(yù)分頻器（Prescaler）給RTCC或WDT。注意預(yù)分頻器只能分配給RTCC或WDT其中之一使用，不能同時(shí)分配。
c、定義RTCC的信號(hào)源。
d、定義RTCC信號(hào)源的觸發(fā)沿（上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)）。

圖1.8顯示了OPTION各位的意義。
當(dāng)預(yù)分頻器分配給RTCC后，所有寫RTCC寄存器的指令如CLRF 1、MOVWF 1等都會(huì)清除預(yù)分頻器。同理，分配給WDT時(shí)，諸如CLRWDT和SLEEP指令將清除預(yù)分頻器里已有的值使其歸零。
通過(guò)執(zhí)行"OPTION"指令可將W值置入OPTIOW寄存器，RESET后OPTION被置成全"1"。