PIC系列單片機程序設(shè)計基礎(chǔ)
PIC系列單片機程序設(shè)計基礎(chǔ)
1、程序的基本格式
先介紹二條偽指令：
EQU ——標(biāo)號賦值偽指令
ORG ——地址定義偽指令
PIC16C5X在RESET后指令計算器PC被置為全“1”，所以PIC16C5X幾種型號芯片的復(fù)位地址為：
PIC16C54/55：1FFH
PIC16C56：3FFH
PIC16C57/58：7FFH
一般來說，PIC的源程序并沒有要求統(tǒng)一的格式，大家可以根據(jù)自己的風(fēng)格來編寫。但這里我們推薦一種清晰明了的格式供參考。
TITLE This is …… ;程序標(biāo)題
;--------------------------------------
;名稱定義和變量定義
;--------------------------------------
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 ;芯片復(fù)位地址
PIC16C56 EQU 3FFH
PIC16C57 EQU 7FFH
;-----------------------------------------
ORG PIC16C54 GOTO MAIN ;在復(fù)位地址處轉(zhuǎn)入主程序
ORG 0 ;在0000H開始存放程序
;-----------------------------------------
;子程序區(qū)
;-----------------------------------------
DELAY MOVLW 255
┋
RETLW 0
;------------------------------------------
;主程序區(qū)
;------------------------------------------
MAIN
MOVLW B‘00000000’
TRIS RB ;RB已由偽指令定義為6，即B口
┋
LOOP
BSF RB，7 CALL DELAY
BCF RB，7 CALL DELAY
┋
GOTO LOOP
;-------------------------------------------
END ;程序結(jié)束
注:MAIN標(biāo)號一定要處在0頁面內(nèi)。
2、程序設(shè)計基礎(chǔ)
1) 設(shè)置 I/O 口的輸入/輸出方向
PIC16C5X的I/O 口皆為雙向可編程，即每一根I/O 端線都可分別單獨地由程序設(shè)置為輸入或輸出。這個過程由寫I/O 控制寄存器TRIS f來實現(xiàn)，寫入值為“1”，則為輸入;寫入值為“0”，則為輸出。
MOVLW 0FH ;0000 1111(0FH)
輸入 輸出
TRIS 6 ;將W中的0FH寫入B口控制器，
;B口高4位為輸出，低4位為輸入。
MOVLW 0C0H ; 11 000000(0C0H)
RB4，RB5輸出0 RB6，RB7輸出1
2) 檢查寄存器是否為零
如果要判斷一個寄存器內(nèi)容是否為零，很簡單，現(xiàn)以寄存器F10為例：
MOVF 10，1 ;F10→F10，結(jié)果影響零標(biāo)記狀態(tài)位Z
BTFSS STATUS，Z ;F10為零則跳
GOTO NZ ;Z=0即F10不為零轉(zhuǎn)入標(biāo)號NZ處程序
┋ ;Z=1即F10=0處理程序
3) 比較二個寄存器的大小
要比較二個寄存器的大小，可以將它們做減法運算，然后根據(jù)狀態(tài)位C來判斷。注意，相減的結(jié)果放入W，則不會影響二寄存器原有的值。
例如F8和F9二個寄存器要比較大小：
MOVF 8，0 ;F8→W
SUBWF 9，0 ;F9—W(F8)→W
BTFSC STATUS，Z ;判斷F8=F9否
GOTO F8=F9
BTFSC STATUS，C ;C=0則跳
GOTO F9>F8 ;C=1相減結(jié)果為正，F(xiàn)9>F8
GOTO F9<
F9 ;C=0相減結(jié)果為負，F(xiàn)9
┋
4) 循環(huán)n次的程序
如果要使某段程序循環(huán)執(zhí)行n次，可以用一個寄存器作計數(shù)器。下例以F10做計數(shù)器，使程序循環(huán)8次。
COUNT EQU 10 ;定義F10名稱為COUNT(計數(shù)器)
┋
MOVLW 8
MOVWF COUNT LOOP ;循環(huán)體
LOOP
┋
DECFSZ COUNT，1 ;COUNT減1，結(jié)果為零則跳
GOTO LOOP ;結(jié)果不為零，繼續(xù)循環(huán)
┋ ;結(jié)果為零，跳出循環(huán)
5)“IF……THEN……”格式的程序
下面以“IF X=Y THEN GOTO NEXT”格式為例。
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去執(zhí)行。
┋ ;X≠Y
6)“FOR……NEXT”格式的程序
“FOR……NEXT”程序使循環(huán)在某個范圍內(nèi)進行。下例是“FOR X=0 TO 5”格式的程序。F10放X的初值，F(xiàn)11放X的終值。
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，繼續(xù)循環(huán)
┋ ;X=5，結(jié)束循環(huán)
7)“DO WHILE……END”格式的程序
“DO WHILE……END”程序是在符合條件下執(zhí)行循環(huán)。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)，作為初值
LOOP
┋
MOVLW 1
SUBWF X，0
BTFSS STATUS，Z ;X=1否?
GOTO LOOP ;X=1繼續(xù)循環(huán)
┋ ;X≠1跳出循環(huán)
8) 查表程序
查表是程序中經(jīng)常用到的一種操作。下例是將十進制0～9轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)字顯示值。若以B口的RB0～RB6來驅(qū)動LED的a～g線段，則有如下關(guān)系：
設(shè)LED為共陽，則0～9數(shù)字對應(yīng)的線段值如下表：
十進數(shù) 線段值 十進數(shù) 線段值
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帶值返回的特點來實現(xiàn)。具體是在主程序中先取表數(shù)據(jù)地址放入W，接著調(diào)用子程序，子程序的第一條指令將W置入PC，則程序跳到數(shù)據(jù)地址的地方，再由“RETLW”指令將數(shù)據(jù)放入W返回到主程序。下面程序以F10放表頭地址。
MOVLW TABLE ;表頭地址→F10
MOVWF 10
┋
MOVLW 1 ;1→W，準(zhǔn)備取“1”的線段值
ADDWF 10，1 ;F10+W =“1”的數(shù)據(jù)地址
CALL CONVERT
MOVWF 6 ;線段值置到B口，點亮LED
┋
CONVERT MOVWF 2 ;W→PC TABLE
RETLW 0C0H ;“0”線段值
RETLW 0F9H ;“1”線段值
┋
RETLW 90H ;“9”線段值
9)“READ……DATA，RESTORE”格式程序
“READ……DATA”程序是每次讀取數(shù)據(jù)表的一個數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)指針加1，準(zhǔn)備取下一個數(shù)據(jù)。下例程序中以F10為數(shù)據(jù)表起始地址，F(xiàn)11做數(shù)據(jù)指針。
POINTER EQU 11 ;定義F11名稱為POINTER
┋
MOVLW DATA
MOVWF 10 ;數(shù)據(jù)表頭地址→F10
CLRF POINTER ;數(shù)據(jù)指針清零
┋
MOVF POINTER，0
ADDWF 10，0 ;W =F10+POINTER
┋
INCF POINTER，1 ;指針加1
CALL CONVERT ;調(diào)子程序，取表格數(shù)據(jù)
┋
CONVERT MOVWF 2 ;數(shù)據(jù)地址→PC
DATA RETLW 20H ;數(shù)據(jù)
┋
RETLW 15H ;數(shù)據(jù)
如果要執(zhí)行“RESTORE”，只要執(zhí)行一條“CLRF POINTER”即可。
10) 延時程序
如果延時時間較短，可以讓程序簡單地連續(xù)執(zhí)行幾條空操作指令“NOP”。如果延時時間長，可以用循環(huán)來實現(xiàn)。下例以F10計算，使循環(huán)重復(fù)執(zhí)行100次。
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP DECFSZ 10，1 ;F10—1→F10，結(jié)果為零則跳
GOTO LOOP
┋
延時程序中計算指令執(zhí)行的時間和即為延時時間。如果使用4MHz振蕩，則每個指令周期為1μS。所以單周期指令時間為1μS，雙周期指令時間為2μS。在上例的LOOP循環(huán)延時時間即為：(1+2)*100+2=302(μS)。在循環(huán)中插入空操作指令即可延長延時時間：
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP NOP
NOP
NOP
DECFSZ 10，1
GOTO LOOP
┋
延時時間=(1+1+1+1+2)*100+2=602(μS)。
用幾個循環(huán)嵌套的方式可以大大延長延時時間。下例用2個循環(huán)來做延時：
MOVLW D‘100’
MOVWF 10
LOOP MOVLW D‘16’
MOVWF 11
LOOP1 DECFSZ 11，1
GOTO LOOP1
DECFSZ 10，1
GOTO LOOP
┋
延時時間=1+1+[1+1+(1+2)*16-1+1+2]*100-1=5201(μS)
11) RTCC計數(shù)器的使用
RTCC是一個脈沖計數(shù)器，它的計數(shù)脈沖有二個來源，一個是從RTCC引腳輸入的外部信號，一個是內(nèi)部的指令時鐘信號?？梢杂贸绦騺磉x擇其中一個信號源作為輸入。RTCC可被程序用作計時之用;程序讀取RTCC寄存器值以計算時間。當(dāng)RTCC作為內(nèi)部計時器使用時需將RTCC管腳接VDD或VSS，以減少干擾和耗電流。下例程序以RTCC做延時：
RTCC EQU 1
┋
CLRF RTCC ;RTCC清0
MOVLW 07H
OPTION ;選擇預(yù)設(shè)倍數(shù)1：256→RTCC
LOOP MOVLW 255 ;RTCC計數(shù)終值
SUBWF RTCC，0
BTFSS STATUS，Z ;RTCC=255?
GOTO LOOP
┋
這個延時程序中，每過256個指令周期RTCC寄存器增1(分頻比=1：256)，設(shè)芯片使用4MHz振蕩，則：
延時時間=256*256=65536(μS)
RTCC是自振式的，在它計數(shù)時，程序可以去做別的事情，只要隔一段時間去讀取它，檢測它的計數(shù)值即可。
12) 寄存器體(BANK)的尋址
對于PIC16C54/55/56，寄存器有32個，只有一個體(BANK)，故不存在體尋址問題，對于PIC16C57/58來說，寄存器則有80個，分為4個體(BANK0-BANK3)。在對F4(FSR)的說明中可知，F(xiàn)4的bit6和bit5是寄存器體尋址位，其對應(yīng)關(guān)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
當(dāng)芯片上電RESET后，F(xiàn)4的bit6,bit5是隨機的，非上電的RESET則保持原先狀態(tài)不變。
下面的例子對BANK1和BANK2的30H及50H寄存器寫入數(shù)據(jù)。
例1.(設(shè)目前體選為BANK0)
BSF 4，5 ;置位bit5=1,選擇BANK1
MOVLW DATA
MOVWF 10H ; DATA→30H
BCF 4，5
BSF 4，6 ;bit6=1,bit5=0選擇BANK2
MOVWF 10H ;DATA→50H
從上例中我們看到，對某一體(BANK)中的寄存器進行讀寫，首先要先對F4中的體尋址位進行操作。實際應(yīng)用中一般上電復(fù)位后先清F4的bit6和bit5為0，使之指向BANK0，以后再根據(jù)需要使其指向相應(yīng)的體。
注意，在例子中對30H寄存器(BANK1)和50H寄存器(BANK2)寫數(shù)時，用的指令“MOVWF 10H”中寄存器地址寫的都是“10H”，而不是讀者預(yù)期的“MOVWF 30H”和“MOVWF 50H”，為什么?
讓我們回顧一下指令表。在PIC16C5X的所有有關(guān)寄存器的指令碼中，寄存尋址位都只占5個位：fffff，只能尋址32個(00H—1FH)寄存器。所以要選址80個寄存器，還要再用二位體選址位PA1和PA0。當(dāng)我們設(shè)置好體尋址位PA1和PA0，使之指向一個BANK，那么指令“MOVWF 10H”就是將W內(nèi)容置入這個BANK中的相應(yīng)寄存器內(nèi)(10H，30H，50H，或70H)。
有些設(shè)計者第一次接觸體選址的概念，難免理解上有出入，下面是一個例子：
例2：(設(shè)目前體選為BANK0)
MOVLW 55H
MOVWF 30H ;欲把55H→30H寄存器
MOVLW 66H
MOVWF 50H ;欲把66H→50H寄存器
以為“MOVWF 30H”一定能把W置入30H，“MOVWF 50H”一定能把W置入50H，這是錯誤的。因為這兩條指令的實際效果是“MOVWF 10H”，原因上面已經(jīng)說明過了。所以例2這段程序最后結(jié)果是F10H=66H，而真正的F30H和F50H并沒有被操作到。
建議：為使體選址的程序清晰明了，建議多用名稱定義符來寫程序，則不易混淆。
例3：假設(shè)在程序中用到BANK0，BANK1，BANK2的幾個寄存器如下：
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
┋
程序這樣書寫，相信體選址就不容易錯了。
13) 程序跨頁面跳轉(zhuǎn)和調(diào)用
下面介紹PIC16C5X的程序存儲區(qū)的頁面概念和F3寄存器中的頁面選址位PA1和PA0兩位應(yīng)用的實例。
(1)“GOTO”跨頁面
例：設(shè)目前程序在0頁面(PAGE0)，欲用“GOTO”跳轉(zhuǎn)到1頁面的某個地方
KEY(PAGE1)。
STATUS EQU 3
PA1 EQU 6
PA0 EQU 5
┋
BSF STATUS，PA0 ;PA0=1，選擇PAGE頁面
GOTO KEY ;跨頁跳轉(zhuǎn)到1頁面的KEY
┋
KEY NOP ;1頁面的程序
┋
(2)“CALL”跨頁面
例：設(shè)目前程序在0頁面(PAGE0)，現(xiàn)在要調(diào)用——放在1頁面(PAGE1)的子程序DELAY。
┋
BSF STATUS，PA0 ;PA0=1，選擇PAGE1頁面
CALL DELAY ;跨頁調(diào)用
BCF STATUS，PA0 ;恢復(fù)0頁面地址
┋
DELAY NOP ;1頁面的子程序
┋
注意：程序為跨頁CALL而設(shè)了頁面地址，從子程序返回后一定要恢復(fù)原來的頁面地址。
(3)程序跨頁跳轉(zhuǎn)和調(diào)用的編寫
讀者看到這里，一定要問：我寫源程序(.ASM)時，并不去注意每條指令的存放地址，我怎么知道這個GOTO是要跨頁面的，那個CALL是需跨頁面的? 的確，開始寫源程序時并知道何時會發(fā)生跨頁面跳轉(zhuǎn)或調(diào)用，不過當(dāng)你將源程序匯編時，就會自動給出。當(dāng)匯編結(jié)果顯示出：
X X X(地址)“GOTO out of Range"
X X X(地址)“CALL out of Range"
這表明你的程序發(fā)生了跨頁面的跳轉(zhuǎn)和調(diào)用，而你的程序中在這些跨頁GOTO和CALL之前還未設(shè)置好相應(yīng)的頁面地址。這時應(yīng)該查看匯編生成的.LST文件，找到這些GOTO和CALL，并查看它們要跳轉(zhuǎn)去的地址處在什么頁面，然后再回到源程序(.ASM)做必要的修改。一直到你的源程序匯編通過(0 Errors and Warnnings)。
(4)程序頁面的連接
程序4個頁面連接處應(yīng)該做一些處理。一般建議采用下面的格式： 即在進入另一個頁面后，馬上設(shè)置相應(yīng)的頁面地址位(PA1，PA0)。 頁面處理是PIC16C5X編程中最麻煩的部分，不過并不難。只要做了一次實際的編程練習(xí)后，就能掌握了。
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