PIC單片機指令集簡介

PIC 8位單片機共有三個級別，有相對應(yīng)的指令集。基本級PIC系列芯片共有指令33條，每條指令是12位字長;中級PIC系列芯片共有指令35條，每條指令是14位字長;高級PIC系列芯片共有指令58條，每條指令是16位字長。其指令向下兼容。

一、PIC匯編語言指令格式

PIC系列微控制器匯編語言指令與MCS-51系列單片機匯編語言一樣，每條匯編語言指令由4個部分組成，其書寫格式如下：

標(biāo)號　操作碼助記符　操作數(shù)1，操作數(shù)2;注釋

指令格式說明如下：指令的4個部分之間由空格作隔離符，空格可以是1格或多格，以保證交叉匯編時，PC機能識別指令。

1?標(biāo)號　與MCS-51系列單片機功能相同，標(biāo)號代表指令的符號地址。在程序匯編時，已賦以指令存儲器地址的具體數(shù)值。匯編語言中采用符號地址(即標(biāo)號)是便于查看、修改，尤其是便于指令轉(zhuǎn)移地址的表示。標(biāo)號是指令格式中的可選項，只有在被其它語句引用時才需派上標(biāo)號。在無標(biāo)號的情況下，指令助記符前面必須保留一個或一個以上的空格再寫指令助記符。指令助記符不能占用標(biāo)號的位置，否則該助記符會被匯編程序作標(biāo)號誤處理。

書寫標(biāo)號時，規(guī)定第一字符必須是字母或半角下劃線“—”，它后面可以跟英文和數(shù)字字符、冒號(：)制符表等，并可任意組合。再有標(biāo)號不能用操作碼助記符和寄存器的代號表示。標(biāo)號也可以單獨占一行。

2?操作碼助記符　該字段是指令的必選項。該項可以是指令助記符，也可以由偽指令及宏命令組成，其作用是在交叉匯編時，“指令操作碼助記符”與“操作碼表”進(jìn)行逐一比較，找出其相應(yīng)的機器碼一一代之。

3?操作數(shù)　由操作數(shù)的數(shù)據(jù)值或以符號表示的數(shù)據(jù)或地址值組成。若操作數(shù)有兩個，則兩個操作數(shù)之間用逗號(，)分開。當(dāng)操作數(shù)是常數(shù)時，常數(shù)可以是二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)。還可以是被定義過的標(biāo)號、字符串和ASCⅡ碼等。具體表示時，規(guī)定在二進(jìn)制數(shù)前冠以字母“B”，例如B10011100;八進(jìn)制數(shù)前冠以字母“O”，例如O257;十進(jìn)制數(shù)前冠以字母“D”，例如D122;十六進(jìn)制數(shù)前冠以“H”，例如H2F。在這里PIC 8位單片機默認(rèn)進(jìn)制是十六進(jìn)制，在十六進(jìn)制數(shù)之前加上Ox，如H2F可以寫成Ox2F。

指令的操作數(shù)項也是可選項。

PIC系列與MCS-51系列8位單片機一樣，存在尋址方法，即操作數(shù)的來源或去向問題。因PIC系列微控制器采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)體系，其尋址方式和指令都既少而又簡單。其尋址方式根據(jù)操作數(shù)來源的不同，可分為立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器間接尋址和位尋址四種。所以PIC系列單片機指令中的操作數(shù)常常出現(xiàn)有關(guān)寄存器符號。有關(guān)的尋址實例，均可在本文的后面找到。

4?注釋　用來對程序作些說明，便于人們閱讀程序。注釋開始之前用分號(;)與其它部分相隔。當(dāng)匯編程序檢測到分號時，其后面的字符不再處理。值得注意：在用到子程序時應(yīng)說明程序的入口條件、出口條件以及該程序應(yīng)完成的功能和作用。

二、清零指令(共4條)

1?寄存器清零指令

實例：CLRW;寄存器W被清零

說明：該條指令很簡單，其中W為PIC單片機的工作寄存器，相當(dāng)于MCS-51系列單片機中的累加器A，CLR是英語Clear的縮寫字母。

2?看門狗定時器清零指令。

實例：CLRWDT;看門狗定時器清零(若已賦值，同時清預(yù)分頻器)

說明：WDT是英語Watchdog Timer的縮寫字母。CLR見上述說明。注意該兩條指令無操作數(shù)。

3?寄存器f清零指令。指令格式：CLRF f

實例：CLRF TMRO;對TMRO清零

說明：在PIC系列8位單片機中，常用符號F(或f)代表片內(nèi)的各種寄程器和F的序號地址。F取值按PIC系列不同型號而不同，一般為Ox00～Ox1F/7F/FF。TMRO代表定時器/計數(shù)器TMRO，所以CLRF對寄程器清零，采用了直接尋址方式直接給出要訪問的寄存器TMRO。

4?位清零指令。指令格式 BCF f，b

實例：BCF REG1，2;把寄存器REG1的D2位清零

說明：BCF是英語Bit Clear F的縮寫。指令格式中的F，同上說明;符號b是表示PIC片內(nèi)某個8位數(shù)據(jù)寄存器F的位號(或位地址)，所以b的取值為0～7或D0～D7。實例中REG是Register的縮寫。實例中的2代表指令格式中的b=2即寄存器REG1的D2位。

通過上述四條清零指令格式和實例，可以說明，學(xué)習(xí)PIC系列8位單片機的指令時應(yīng)首先了解指令的助記符意義(功能)，再有就是它的表達(dá)方式。初學(xué)者沒有必要死記指令，重要是理解和實踐。

三、面向字節(jié)、常數(shù)與控制操作的指令

1?傳送立即數(shù)至工作寄存器W指令

指令格式：MOVLW k;k表示常數(shù)、立即數(shù)和標(biāo)號

說明：MOVLW是Move Literal to w的縮寫

實例：MOVL 0x1E;常數(shù)30送W

2?I/O口控制寄存器TRIS設(shè)置指令

指令格式;TRIS　f

說明;TRIS f是Load TRIS Register的縮寫。其功能是把工作寄存器W的內(nèi)容送入I/O口控制寄存器f。當(dāng)W=0時，置對應(yīng)I/O口為輸出;W=1，置I/O口為輸入。

實例：MOVLW 0x00 ;把00H送入W

TRIS RA ;置PIC RA口為輸出

MOVLW 0xFF ;把FFH送入W

TRIS RB ;置PIC RB口為輸入

說明：這是PIC匯編語言中常用的幾條指令，即設(shè)置某個I/O口(這里是RA口和RB口)為輸入或輸出的語句?？梢?，識讀指令時，一應(yīng)充分理解語句格式的功能，二應(yīng)前后聯(lián)系閱讀。

3?W寄存器內(nèi)容送寄存器f(W內(nèi)容保持不變)指令

指令格式：MOVWF f

說明：MOVWF是Move W to f的縮寫

實例：MOVLW 0x0B;送0BH送W

MOVWF 6 ;送W內(nèi)容到RB口

說明：第一條指令0x0B(常數(shù)11)送工作寄存器W，第二條指令，把W內(nèi)容常數(shù)11送到寄存器F6中，查表F6即為RB口，所以PORT_B(B口)=0BH=D11

4?寄存器f傳送指令

指令格式：MOVF f，d

說明：MOVF是Move f的縮寫。F代表PIC中的某個寄存器。指令中的d規(guī)定：d=0時，f內(nèi)容送W;d=1時，f內(nèi)容送寄存器。

實例：MOVF 6，0 ;RB口內(nèi)容送W

MOVWF 8　 ;RB口內(nèi)容送f8

說明：第一條指令中的6代表寄存器f=6，查寄存器表f=6為RB口;0代表d=0，代表選擇的目標(biāo)為寄存器W。第二條指令中的8代表寄存器f=8。所以兩條指令結(jié)果是把RB口的內(nèi)容送f8。至于f8內(nèi)容是多少?還應(yīng)在匯編語言開始時附加指令，這里從略。

5?空操作指令

指令格式：NOP

說明：NOP是英語No Operation的縮寫。NOP無操作數(shù)，所以稱為空操作。執(zhí)行NOP指令只使程序計數(shù)器PC加1，所以占用一個機器周期。

實例：MOVLW 0xOF　　 ;送OFH到W

MOVWF PORT_B ;W內(nèi)容寫入B口

NOP　　　　　 ;空操作

MOVF PORT_B，W ;讀操作

說明：該三條指令是一種對I/O口的B口連續(xù)操作的實例，其目的達(dá)到寫入B口的內(nèi)容要讀出時，應(yīng)保證寫、讀之間有個穩(wěn)定時間，因此加入了空操作指令NOP。

6?無條件跳轉(zhuǎn)指令

指令格式：GOTO k

說明：執(zhí)行該條指令時，將指令轉(zhuǎn)移到指定的地址(跳轉(zhuǎn))。指令中的k，常與程序中的標(biāo)號聯(lián)系起來。

實例：見第9條指令中

7?寄存器內(nèi)容減1，結(jié)果為零的間跳指令

指令格式：DECFSZ f，d

說明：DECFSZ是英語Decrement f，Skip of not 0的縮寫。符號f，d代表的意義，前述已作說明。該條指令是指寄存器的內(nèi)容減1存入W(d=0)或f(d=1)中。若指令執(zhí)行結(jié)果減1不為零，指令順序執(zhí)行;為零時，就間跳下一條指令后再執(zhí)行(等效順序執(zhí)行一條空指令NOP)，實際指令中，當(dāng)d=1時，該項常被略去。

8?寄存器內(nèi)容加1，結(jié)果為零間跳指令

指令格式：INCFSZ f，d

說明：INCFSZ是英語Increment f，Skip of 0的縮寫。該條指令與上一條(7)指令差別僅在于“1”上，即執(zhí)行這條指令時，寄存器f內(nèi)容加1，若結(jié)果不為零，則指令順序執(zhí)行;為零則指令間跳執(zhí)行。執(zhí)行這條指令的其它邏輯關(guān)系與上條相同。

9?子程序返回指令

指令格式：RETLW k

說明：RETLW是Return Literal to W的縮寫。該指令代表子程序返回，返回前先把8位立即數(shù)送W。

實例：PIC某個匯編語言的延時子程序(摘要)：

(1)BELY MOVLW 0xC5 ;送延時常數(shù)0C5H入W

(2)　　 MOVWF COUNT2;0C5H送入計數(shù)器2

(3)　　 CLRF COUNT1;對計數(shù)器1清零

(4)LOOP INCFSZ COUNT1;計數(shù)器1加1計數(shù)器1加

1結(jié)果不為零，跳轉(zhuǎn)循環(huán)

(5)　　 GOTO LOOP　;

(6)　　 DECTSZ CPUNT2 ;計數(shù)2減1計數(shù)器2減1

結(jié)果不為零，跳轉(zhuǎn)循環(huán)重

復(fù)執(zhí)行第4條指令

(7)　　 GOTO LOOP　;

(8)　　 RETLW 0　　　;子程序執(zhí)行結(jié)束返回

說明：程序中的注釋已分別對每條指令的功能作了說明，補充說明1?當(dāng)執(zhí)行第(4)條加1指令結(jié)果為零時，就間跳轉(zhuǎn)到執(zhí)行第(6)條指令。2?當(dāng)執(zhí)行第(6)條減1指令結(jié)果為零時，就間跳轉(zhuǎn)到第(8)條子程序返回，整個延時指令才算完成。3?計數(shù)器1或2代表PIC中某個寄存器，該寄存器由程序開始的偽指令賦值決定(關(guān)于偽指令今后將作專門介紹)。

本文關(guān)于指令的注釋將與前述指令中的略有不同。前述指令注釋時是對指令具體完成的功能給以說明，這種注釋方法對初學(xué)者確實易于接受和理解，但是實際應(yīng)用中的PIC產(chǎn)品匯編語言的注釋通常是以程序要做什么(或指令的作用)而不是說指令的直接功能。鑒于上述原因，下述的指令注釋將改變過去的注釋方法，用程序應(yīng)起的作用作注釋。

10?寄程器半字節(jié)交換指令

指令格式：SWAPF　f，d

說明：SWAPF是Swap f的合寫。符號f、d的意義與前述的相同。該條指令的功能是寄存器f的高4位與低4位交換，即指令執(zhí)行前，若寄存器f的8位狀態(tài)為D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，執(zhí)行后的8位狀態(tài)變?yōu)镈3、D2、D1、D0、D7、D6、D5、D4，其結(jié)果存入W(d=0)或f(d=1)中。

實例：中斷現(xiàn)場保護(hù)是中斷技術(shù)中重要部分。由于PIC16C××指令系統(tǒng)中沒有進(jìn)棧PUSH和出棧POP指令，所以只能用其它指令來實現(xiàn)。因為在主程序中常常用到工作寄存器W和狀態(tài)寄存器STATUS，所以中斷現(xiàn)場保護(hù)常要保護(hù)寄存器W和STATUS。

下面是對PIC16C7×系列芯片中斷現(xiàn)場保護(hù)的實例程序。

MOVWF W_TEMP 　 ;將W內(nèi)容存入到臨時寄存器

W_TEMP中

SWAPF STATUS，W　 ;交換STATUS與W內(nèi)容

MOVWF STATUS_TEMP ;將STATUS的內(nèi)容存入到臨

…　　　　　　　　　　 時寄存器STATUS_TEMP中

中斷服務(wù)程序

…

SWAPF STATUS_TEMP，W;交換STATUS_TEMP與W

的內(nèi)容

MOVWF STATUS　　　 ;STATUS復(fù)原成原來的狀態(tài)

SWAPF W_TEMP，F(xiàn)　　 ;交換內(nèi)容

SWAPF W_TEMP，W　　;W復(fù)原成原來的狀態(tài)

說明：上述程序中各條指令的注釋基本上都是以程序應(yīng)達(dá)到的目的而注釋的，對每條指令的功能幾乎未涉及。這是初學(xué)者應(yīng)特別注意的。

11?子程序調(diào)用指令(Subroutine Call)

指令格式：CALL k;k為立即地址

說明：子程序調(diào)用，不同型號芯片的實現(xiàn)方法不盡相同，其共同點是首先將返回地址((PC)+1)壓棧保護(hù)，再轉(zhuǎn)入所調(diào)用的子程序入口地址執(zhí)行(與MCS-51指令功能相似)。

指令格式模式：HERE CALL DELAY;調(diào)用延時子程序

…

DELAY MOVLW 0x80　;延時子程序

RETLW 0

說明：調(diào)用指令執(zhí)行前，PC=地址HERE

調(diào)用指令執(zhí)行后，PC=地址DELAY(標(biāo)號)，堆棧指針TOS=HERE+1(返回地址)。

實例：見下條指令的實例

12?寄存器內(nèi)容取反指令

指令格式：COMF　f，d

說明：COMF是Complement f的縮寫。其中d=1時，操作(f)→f;d=0時，操作(f)→w。

功能：寄存器f內(nèi)容取反后送入W(d=0)或f自身(d=1)。

實例：　 ORG 　 0x1FF

GOTO MAIN

ORG 　 0

DELAY …

MAIN MOVLW 0 ;主程序開始

TRTS 5 ;設(shè)置RA口為輸出

BCF 5，0　 ;置RA口0位為0

LOOP 　 CALL DELAY;閃動延時

COMF 5? ;RA口求反(亮—滅—

亮……控制)

GOTO LOOP ;循環(huán)

…

說明：上述指令是一種PIC16C54 LED發(fā)光控制實驗部分程序。其中延時子程序DELY未列出，但不影響本條指令的識讀。程序中的主程序開始的三條指令，均已介紹過，緊跟著的CALL指令是調(diào)用執(zhí)行子程序，其入口地址為標(biāo)號DELAY。子程序執(zhí)行結(jié)束后，又執(zhí)行COMF 5的LED發(fā)光亮—滅…亮—滅……控制指令。后面一條GOTO LOOP指令是達(dá)到LED循環(huán)點亮目的。

13?面向位的操作指令(共4條，PIC高級產(chǎn)品多增一條)

該類指令除一條位清零外，另有一條寄存器f位b的置1指令和另外兩條位跳步指令(PIC高級產(chǎn)品多增一條f的b位觸發(fā)轉(zhuǎn)換指令)。

(1)位置1指令。指令格式 BSF　f，b

說明：BSF是Bit Set f的縮寫。F和b的意義與前述相同，該條指令的功能是將寄存器f的b位置1。

(2)位測試、為零間跳指令。指令格式 BTFSC f，b

說明：BTFSC是Bit Test，Skip if Clear的縮寫。指令功能是測試寄存器f位“b”，如為0，跳過下一條指令;為1順序執(zhí)行，即當(dāng)f(b)=0時，就不執(zhí)行當(dāng)前指令而執(zhí)行下一條指令(間跳)，即用一條空指令NOP代替它，所以該條指令占用2個指令周期。

(3)位測試、為1間跳指令。指令格式 BTFSS　f，b

說明：BTFSS是Bit Test，Skip if Set的縮寫。其指令的邏輯功能與上條相反，位測試f(b)=1就間跳執(zhí)行，f(b)=0順序執(zhí)行。

上面介紹的PIC 8位單片機匯編語言指令僅是部分指令，此外還有循環(huán)左、右移指令;W和寄存器f相“加”、相“與”指令和進(jìn)入睡眠方式等指令。鑒于報紙版面的限制，不在這里一一介紹，今后將在程序的應(yīng)用試驗中再作補充說明。　　?成都　史為

知識競賽試題：

13?請把下列程序加注釋，程序中的“5”代表RA(F5)口;“6”代表RB(F6)口。

CLRW 　　;MOVLW OFFH

TRIS 5 　 TRIS　 6

BCF 5，1 　 　BCF　 5?0

BSF 5，0　　　 …　　右排接左

擴展閱讀：單片機執(zhí)行指令的過程