PIC單片機(jī)人機(jī)接口模塊元器件選擇分析

PIC單片機(jī)人機(jī)接口模塊元器件選擇說明:　 

（1）芯片引腳。

　　12～20根為PIC16C5X的雙向可獨(dú)立編程I／O口，每根I／O口都可由程序來編程決定其輸入/輸出方向。PIC16C5X有5種型號，如表1所示

　　表一  PIC16C5X管腳

　　PIC16C5X管腳圖如圖1所示

　　圖1  PIC16C5X管腳圖

　　各引腳的功能描述如表2所示

　　表2  各引腳的功能

　　（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　PIC16CSX在一個芯片上生成了一個8位算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器W；384bit～2KB的12位程序存儲器ROM；32～80個8行數(shù)據(jù)寄存器RAM；12～20個I／O口端：8位計數(shù)器及預(yù)分頻器；時鐘、復(fù)位及看門狗計數(shù)器等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2  PIC16C5X的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　如圖2所示，PIC16C5X有個特點(diǎn)，就是把數(shù)據(jù)存儲器RAM當(dāng)作寄存器來尋址以方便編程。寄存器組按功能分為兩部分，即特殊寄存器組和通用寄存器組。特殊寄存器組包括實(shí)時鐘計數(shù)器RTCC、程序計數(shù)器PC、狀態(tài)寄存器Status、I／O口寄存器以及存儲體選擇寄存器FSR。
PIC總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)線（8位）和指令線（2位）獨(dú)立分離的哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，這樣可使單片機(jī)的指令速度得到提高。當(dāng)一條指令在ALU中執(zhí)行時，下一條指令己經(jīng)被取出放到指令寄存器等待執(zhí)行了。算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器（W）承擔(dān)算術(shù)邏輯操作任務(wù)。

　　PIC16C5X提供二級堆棧（Stack），所以子程序調(diào)用只有兩層，使用時一定要注意這點(diǎn)，否則程序運(yùn)行時將失去控制。PICIGC5X內(nèi)部有384bit～2KB的只讀程序存儲器，下面介紹其結(jié)構(gòu)和堆棧，PICIGC5X程序存儲器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3  PIC16C5X程序存儲器結(jié)構(gòu)

　　從圖3可以看出，PIC程序存儲器采用分頁結(jié)構(gòu)，每頁長0.5KB，因此PIC16C52程序存儲器在1頁之內(nèi)，而PIC16C54和PICISC55程序存儲器容量為1頁，PICI6C56和PICI6C57的容量則分別為2頁和4頁。頁面地址由狀態(tài)寄存器B的第5位和第6位（PA0、PA1）確定。

　　程序轉(zhuǎn)移時，在本頁內(nèi)可直接進(jìn)行，在需跨頁跳轉(zhuǎn)時（GOTO、CALL指令），則必須根據(jù)將要跳轉(zhuǎn)去的頁面，把f3中的PA0、PA1位置成相應(yīng)的值。

　　（3）相關(guān)指令。

　　堆棧PICIGC5X設(shè)有兩層堆棧，堆棧1和堆棧2，供子程序調(diào)用。涉及堆棧操作的指令有兩條。

　　①CALL。

　　在主程序中第一次執(zhí)行CALL指令時，將PC值加1后推入堆棧1，堆棧1原有的內(nèi)容則被推入堆棧2中。這時子程序中還可再做一次子程序嵌套，即再執(zhí)行一次CALL指令。如果子程序調(diào)用多于二層時，堆棧中只存放最近的兩個返回地址。

　　當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令時，狀態(tài)寄存器F3中將頁面尋址位PA1、PA0置入PC的最高兩位（第11位和第10位），而PC的第9位總是被置為0，如圖4所示。

圖4  PC值對應(yīng)圖

　　這意味著在PIC16C5X中，子程序起始地址只能放在每個程序存儲頁面的上半頁，即低地址的那一半（000～0FF、200～2FF、400～4FF、600～6FF）。

　　調(diào)用子程序前必須先把F3中的PA0、PA1設(shè)置成該子程序所在的頁面地址，返回后再將其恢復(fù)成當(dāng)前的頁面值，但如果這時子程序是在同一頁面，則可省去這一過程。

　?、赗ETLW。

　　該指令把堆棧1的值寫入PC，同時還把堆棧2的值拷貝到堆棧1去。子程序總是返回到調(diào)用它時所在的位置，不管它處在什么頁面，也不管F3寄存器中的PA0、PA1此時指在什么頁面。

　　但是執(zhí)行RETLW（子程序返回）指令并不會改變F3中PA0、PA1的值，所以當(dāng)從一次跨頁面的子程序調(diào)用返回時，不要忘了恢復(fù)F3中原先PA0和PA1值。

　　由于堆棧和PC的寬度是相同的，所以可以在程序的任何位置執(zhí)行一條CALL指令來調(diào)用子程序。但是對于跨頁面的調(diào)用，要小心處理B中的頁面地址位PA0和PA1。