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

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

F0EQU0

RTCCEQU1

PCEQU2

STATUSEQU3

FSREQU4

RAEQU5

RBEQU6

RCEQU7

┋

PIC16C54EQU1FFH；芯片复位地址

PIC16C56EQU3FFH

PIC16C57EQU7FFH

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

ORG PIC16C54GOTO MAIN；在复位地址处转入主程序

ORG0；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。

STARTEQU10

DAENDEQU11

┋

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。

XEQU10

┋

MOVLW1

MOVWFX；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。

MOVLWTABLE；表头地址→F10

MOVWF10

┋

MOVLW1；1→W，准备取“1”的线段值

ADDWF10，1；F10+W=“1”的数据地址

CALLCONVERT

MOVWF6；线段值置到B口，点亮LED

┋

CONVERT MOVWF2；W→PC TABLE

RETLW0C0H；“0”线段值

RETLW0F9H；“1”线段值

┋

RETLW90H；“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。

POINTEREQU11；定义F11名称为POINTER

┋

MOVLWDATA

MOVWF10；数据表头地址→F10

CLRFPOINTER；数据指针清零

┋

MOVFPOINTER，0

ADDWF10，0；W=F10+POINTER

┋

INCFPOINTER，1；指针加1

CALL CONVERT；调子程序，取表格数据

┋

CONVERT MOVWF2；数据地址→PC

DATARETLW20H；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

LOOPDECFSZ10，1；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：

MOVLWD‘100’

MOVWF10

LOOPNOP

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：

MOVLWD‘100’

MOVWF10

LOOPMOVLWD‘16’

MOVWF11

LOOP1DECFSZ11，1

GOTOLOOP1

DECFSZ10，1

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：

RTCCEQU1

┋

CLRFRTCC；RTCC清0

MOVLW07H

OPTION；选择预设倍数1：256→RTCC

LOOPMOVLW255；RTCC计数终值

SUBWFRTCC，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：

Bit6Bit5BANK物理地址

00BANK010H～1FH

01BANK130H～3FH

10BANK250H～5FH

11BANK370H～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）

BSF4，5；置位bit5=1，选择BANK1

MOVLWDATA

MOVWF10H；DATA→30H

BCF4，5

BSF4，6；bit6=1，bit5=0选择BANK2

MOVWF10H；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）

MOVLW55H

MOVWF30H；欲把55H→30H寄存器

MOVLW66H

MOVWF50H；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

········

········

AEQU10H；BANK0

BEQU10H；BANK1

CEQU10H；BANK2

┋

FSREQU4

Bit6EQU6

Bit5EQU5

DATAEQU55H

┋

MOVLWDATA

MOVWFA

BSFFSR，Bit5

MOVWFB；DATA→F30H

BCFFSR，Bit5

BSFFSR，Bit6

MOVWFC；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）。

STATUSEQU3

PA1EQU6

PA0EQU5

┋

BSFSTATUS，PA0；PA0=1，选择PAGE页面

GOTOKEY；跨页跳转到1页面的KEY

┋

KEYNOP；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。

┋

BSFSTATUS，PA0；PA0=1，选择PAGE1页面

CALLDELAY；跨页调用

BCFSTATUS，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。