PIC系列单片机程序设计基础知识详细说明

　　PIC系列单片机程序设计基础

　　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

　　┋

　　PIC16C54EQU1FFH；芯片复位地址

　　PIC16C56EQU3FFH

　　PIC16C57EQU7FFH

　　；-----------------------------------------

　　ORG PIC16C54GOTO 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 MOVLW255

　　┋

　　RETLW0

　　；------------------------------------------

　　；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，7CALL DELAY

　　BCF RB，7CALL 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TRISf来实现，写入值为“1”，则为输入；写入值为“0”，则为输出。

　　MOVLW0FH　；00001111（0FH）

　　输入输出

　　TRIS6　　　；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。

　　MOVLW0C0H；11000000（0C0H）

　　RB4，RB5输出0RB6，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：

　　MOVF10，1　　　　　；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：

　　MOVF8，0　　　　　　；F8→W

　　SUBWF9，0　　　　　；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《F8

　　┋

　　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 EQU10　　　　；定义F10名称为COUNT（计数器）

　　┋

　　MOVLW8

　　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=0TO5”格式的程序。F10放X的初值，F11放X的终值。

　　START　EQU　10

　　DAEND　EQU　11

　　┋

　　MOVLW0

　　MOVWF START　　　　；　0→START（F10）

　　MOVLW5

　　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

　　┋

　　MOVLW1

　　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

　　0C0H592H

　　1C9H682H

　　2A4H7F8H

　　3B0H880H

　　499H990H

　　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

　　ADDWF10，0　　　　　；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

　　┋

　　RETLW15H　　　　　；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’

　　MOVWF10

　　LOOP　DECFSZ10，1　　；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

　　DECFSZ10，1

　　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　Bit5BANK物理地址

　　0　　　0BANK010H～1FH

　　0　　　1BANK130H～3FH

　　1　　　0BANK250H～5FH

　　1　　　1BANK370H～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“MOVWF10H”中寄存器地址写的都是“10H”，而不是读者预期的“MOVWF30H”和“MOVWF50H”，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“MOVWF10H”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“MOVWF30H”一定能把W置入30H，“MOVWF50H”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“MOVWF10H”，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

　　A10HB30HC50H·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）“GOTOout of Range“

　　X X X（地址）“CALLout 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（0Errors 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。