PIC單片機16F84的內(nèi)部硬件資源（三）

http://　　i/o口

　　單片機作為一個控制器件必定有數(shù)據(jù)輸入和輸出。輸入量可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，而輸出量可能是開關(guān)量和數(shù)據(jù)，以保證受控過程在規(guī)定的范圍內(nèi)運行。數(shù)據(jù)的輸入和輸出都需通過單片機內(nèi)部有關(guān)電路，再與引腳構(gòu)成輸入/輸出(i/o)端口。pic16f84單片機芯片有兩個i/o端口(prota和portb)。端口a為5位口，端口b為8位口，共占用13位引腳。每個端口由一個鎖存器(即數(shù)據(jù)存儲器中的特殊功能寄存器05h、06h單元)、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器等組成。當(dāng)把i/o口作輸出時，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入口時，數(shù)據(jù)可以緩沖。

　　16f84 porta口中的ra4是斯密特觸發(fā)輸入、漏極開路輸出。而其它的ra口引腳都是ttl電平輸入和全cmos驅(qū)動輸出。端口portb是一個八位雙向可編程i/o口。各端口雖然也由鎖存器、驅(qū)動器、緩沖器等構(gòu)成，但因功能略有不同而導(dǎo)致電路亦存在差別。現(xiàn)以porta口的ra0 ～ra3的電路(見左圖)為例，說明其基本工作原理。

　　圖中ra口的i/o引腳是由數(shù)據(jù)方向位(寄存器trisa)來定義數(shù)據(jù)流向。當(dāng)trisa寄存器的位置為“1”時，其輸出驅(qū)動器(由p溝道和n溝道m(xù)os管串接而成)呈高阻態(tài)，即兩個mos管均截止，i/o口被定義為輸入。此時，數(shù)據(jù)由i/o端輸入，經(jīng)ttl輸入緩沖器到d觸發(fā)器。當(dāng)執(zhí)行讀指令時，此d觸發(fā)器使能，數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門進入數(shù)據(jù)總線。

　　當(dāng)trisa的位置為“0”時，i/o口被定義為輸出，此時輸出鎖存器的輸出電平就是i/o口的輸出電平。

　　讀porta寄存器的結(jié)果就是讀取i/o引腳上的電平，而寫porta寄存器的結(jié)果是寫入i/o鎖存器。所有的寫i/o口的操作都是一個“讀入/修改/寫入”的過程，即先讀i/o引腳電平，然后由程序修改(按要求給定一個值)，再置入i/o鎖存器。

　　pic16f84單片機的輸出可提供20ma的電流，所以它可直接驅(qū)動led。porta和portb各個位均可分別定義為輸入和輸出。下面以porta口初始化程序的實例，說明選擇i/o口的方法。

　　clrf porta；端口a被清零
　　bsf status；狀態(tài)寄存器status的rpo位置為1，選bank1。
　　movlw 0xcf ；將定向值
　　　　　　　　 ；11001111置入w工作寄存器
　　movwf trisa；置ra(3～0)位為輸入
　　　　　　　　 ；ra 5?4位為輸出
　　　　　　　 　 ；trisa 7?6位未用

　　在使用i/o口時應(yīng)注意：

　　(1)當(dāng)需要一個i/o口一會做輸入、一會又做輸出時，輸出值會不確定。

　　(2)i/o引腳輸出驅(qū)動電路為cmos互補推挽輸出。當(dāng)其為輸出狀態(tài)時，不能與其它輸出腳接成“線或”或“線與”，否則，會因電流過載燒壞單片機。

　　(3)當(dāng)對i/o口進行寫操作后不宜直接進行讀操作，一般要求在兩條連續(xù)的寫、讀指令間至少加入一條nop指令。
　　例：movwf 6 ；寫i/o
　　nop ；穩(wěn)定i/o電平
　　movf 6，w；讀i/o

　　5?堆棧

　　單片機執(zhí)行程序時，常常要執(zhí)行調(diào)用子程序。這樣就產(chǎn)生了一個問題：如何記憶是從何處調(diào)用的子程序，以便執(zhí)行子程序之后正確返回。此外，在程序執(zhí)行過程中，還可能會發(fā)生中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷子程序，這時，又如何記憶從何處中斷，以便返回呢?

　　滿足上述功能的方法就是“堆棧”技術(shù)。

　　“堆?！笔且粋€用來保存臨時數(shù)據(jù)的棧區(qū)。當(dāng)主程序調(diào)用子程序時，單片機執(zhí)行到call指令或發(fā)生中斷時，就自動將下一條指令的地址“壓棧”保存到棧區(qū)。當(dāng)子程序結(jié)束，單片機執(zhí)行返回指令時，就自動地把棧區(qū)的內(nèi)容“彈出”，作為下步指令執(zhí)行的新地址。

　　pic16f84單片機芯片內(nèi)有一個8級13位寬(與pc同寬)的硬件堆棧，此堆棧既不占用程序存儲空間，也不占用數(shù)據(jù)存儲空間。當(dāng)執(zhí)行一條call指令或一個中斷被響應(yīng)后，程序計數(shù)器pc中的斷點地址就自動被壓棧(push)保護，而當(dāng)執(zhí)行return、retlw或者retfie指令時，堆棧中的斷點地址會彈回(pop)程序計數(shù)器pc中。無論是push還是pop操作，都不影響pclath寄存器的內(nèi)容。