PIC系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、PIC單片機(jī)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單片機(jī)在RESET后指令計(jì)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單片機(jī)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 　　　　　?。籖B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、PIC單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1) 設(shè)置 I/O 口的輸入/輸出方向

PIC16C5X單片機(jī)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(dú)地由程序設(shè)置為輸入或輸出。這個(gè)過程由寫I/O控制寄存器TRIS f來實(shí)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 　　?。粚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(gè)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 　　　　　　?。籞=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(gè)寄存器的大小

要比較二個(gè)寄存器的大小，可以將它們做減法運(yùn)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(gè)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<F8 　　　　　　；C=0相減結(jié)果為負(fù)，F(xiàn)9<F8
　　　　　　　　 ┋

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(gè)寄存器作計(jì)數(shù)器。下例以F10做計(jì)數(shù)器，使程序循環(huán)8次。
　　　　　　 COUNT EQU 10 　　　??；定義F10名稱為COUNT（計(jì)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 　　　　?。籜→W
　　　　　　 SUBWF Y，0 　　　??；Y—W（X）→W
　　　　　　 BTFSC STATUS，Z 　?。籜=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(gè)范圍內(nèi)進(jìn)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 　　　?。弧?→START（F10）
　　　　　　 MOVLW 5
　　　　　　 MOVWF DAEND 　　　??；5→DAEND（F11）
　　 LOOP
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　 INCF START，1 　　　?。籗TART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 　　　?。?→X（F10），作為初值
　　 LOOP
　　　　　　　 ┋
　　　　　 MOVLW 1
　　　　　 SUBWF X，0
　　　　　 BTFSS STATUS，Z 　?。籜＝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(jìn)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(dòng)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：

PIC單片機(jī)的查表程序可以利用子程序帶值返回的特點(diǎn)來實(shí)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(diǎn)亮LED
　　　　　　　　　 ┋
　　 CONVERT MOVWF　 2　　　　　　　 ；W→PC TABLE
　　　　　　 RETLW 　0C0H 　　　　　；“0”線段值
　　　　　　 RETLW 　0F9H 　　　　??；“1”線段值
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 RETLW 　90H 　　　　　?。?ldquo;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(gè)數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)指針加1，準(zhǔn)備取下一個(gè)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 　　　　?。徽{(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(shí)程序

如果延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間長，可以用循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。下例以F10計(jì)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(shí)程序中計(jì)算指令執(zhí)行的時(shí)間和即為延時(shí)時(shí)間。如果使用4MHz振蕩，則每個(gè)指令周期為1μS。所以單周期指令時(shí)間為1μS，雙周期指令時(shí)間為2μS。在上例的LOOP循環(huán)延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間：

　　　　　　 MOVLW 　D‘100’
　　　　　　 MOVWF 　10
　　 LOOP 　　NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　 DECFSZ 10，1
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　　 ┋
　　 延時(shí)時(shí)間=（1+1+1+1+2）*100+2=602（μS）。

用幾個(gè)循環(huán)嵌套的方式可以大大延長延時(shí)時(shí)間。下例用2個(gè)循環(huán)來做延時(shí)：
　　　　　　 MOVLW 　　D‘100’
　　　　　　 MOVWF 　　10
　　 LOOP　　MOVLW 　　D‘16’
　　　　　　 MOVWF 　　11
　　 LOOP1 　DECFSZ 　　11，1
　　　　　　 GOTO 　　　LOOP1
　　　　　　 DECFSZ 　　10，1
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　 ┋
　　 延時(shí)時(shí)間=1+1+[1+1+（1+2）*16-1+1+2]*100-1=5201（μS）

11) PIC單片機(jī)RTCC計(jì)數(shù)器的使用

RTCC是一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，它的計(jì)數(shù)脈沖有二個(gè)來源，一個(gè)是從RTCC引腳輸入的外部信號，一個(gè)是內(nèi)部的指令時(shí)鐘信號?？梢杂贸绦騺磉x擇其中一個(gè)信號源作為輸入。RTCC可被程序用作計(jì)時(shí)之用；程序讀取RTCC寄存器值以計(jì)算時(shí)間。當(dāng)RTCC作為內(nèi)部計(jì)時(shí)器使用時(shí)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(shí)：

　　　　　　 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(jì)數(shù)終值
　　　　　　 SUBWF 　RTCC，0
　　　　　　 BTFSS STATUS，Z 　?。籖TCC=255？
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　　 ┋

這個(gè)延時(shí)程序中，每過256個(gè)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(shí)時(shí)間=256*256=65536（μS）

RTCC是自振式的，在它計(jì)數(shù)時(shí)，程序可以去做別的事情，只要隔一段時(shí)間去讀取它，檢測它的計(jì)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(gè)，只有一個(gè)體（BANK），故不存在體尋址問題，對于PIC16C57/58來說，寄存器則有80個(gè)，分為4個(gè)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：

當(dāng)芯片上電RESET后，F(xiàn)4的bit6,bit5是隨機(jī)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(jìn)行讀寫，首先要先對F4中的體尋址位進(jìn)行操作。實(shí)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(shí)，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(gè)位：fffff，只能尋址32個(gè)（00H—1FH）寄存器。所以要選址80個(gè)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(gè)BANK，那么指令“MOVWF 10H”就是將W內(nèi)容置入這個(gè)BANK中的相應(yīng)寄存器內(nèi)（10H，30H，50H，或70H）。

有些設(shè)計(jì)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(gè)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(cuò)誤的。因?yàn)檫@兩條指令的實(shí)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(gè)寄存器如下：

　　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 　　　?。籇ATA→F50H
　　　　　　　　　 ┋

　　程序這樣書寫，相信體選址就不容易錯(cuò)了。

　　 13) 程序跨頁面跳轉(zhuǎn)和調(diào)用

　　 下面介紹PIC16C5X單片機(jī)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(shí)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(gè)地方
KEY（PAGE1）。
　　　　　　 STATUS　 EQU 　3
　　　　　　 PA1 　　EQU 　6
　　　　　　 PA0 　　EQU 　5
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 BSF 　STATUS，PA0 ?。籔A0=1，選擇PAGE頁面
　　　　　　 GOTO 　KEY 　　　　??；跨頁跳轉(zhuǎn)到1頁面的KEY
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 KEY 　　NOP 　　　?。?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?yàn)榭珥揅ALL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(shí)，并不去注意每條指令的存放地址，我怎么知道這個(gè)GOTO是要跨頁面的，那個(gè)CALL是需跨頁面的？ 的確，開始寫源程序時(shí)并知道何時(shí)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(shí)，就會自動(dòng)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(shí)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(gè)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(jìn)入另一個(gè)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(shí)際的編程練習(xí)后，就能掌握了。