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PIC系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

作者: 時(shí)間:2016-10-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、單片機(jī)程序的基本格式

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201610/307670.htm

先介紹二條偽指令:

EQU ——標(biāo)號(hào)賦值偽指令

ORG ——地址定義偽指令

16C5X單片機(jī)在RESET后指令計(jì)算器PC被置為全“1”,所以16C5X幾種型號(hào)芯片的復(fù)位地址為:

PIC16C54/55:1FFH

PIC16C56:3FFH

PIC16C57/58:7FFH

一般來(lái)說(shuō),PIC單片機(jī)的源程序并沒(méi)有要求統(tǒng)一的格式,大家可以根據(jù)自己的風(fēng)格來(lái)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      ?。怀绦蚪Y(jié)束

   注:MAIN標(biāo)號(hào)一定要處在0頁(yè)面內(nèi)。

2、PIC

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(guò)程由寫I/O控制寄存器TRIS f來(lái)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    ;將W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(jiǎn)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       ??;Z=0即F10不為零轉(zhuǎn)入標(biāo)號(hào)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(lái)判斷。注意,相減的結(jié)果放入W,則不會(huì)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 F9F8       ;C=0相減結(jié)果為負(fù),F(xiàn)9F8
         ┋

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    ?。欢xF10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     ??;X→W
       SUBWF Y,0    ?。籝—W(X)→W
       BTFSC STATUS,Z  ??;X=Y 否
       GOTO NEXT     ??;X=Y,跳到NEXT去執(zhí)行。
          ┋      ?。籜≠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    ??; 0→START(F10)
       MOVLW 5
       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,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    ??;1→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)
        ┋       ?。籜≠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(lái)驅(qū)動(dòng)LED的a~g線段,則有如下關(guān)系:

     

設(shè)LED為共陽(yáng),則0~9數(shù)字對(duì)應(yīng)的線段值如下表:

1.jpg

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(lái)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       ?。痪€段值置到B口,點(diǎn)亮LED
          ┋
   CONVERT MOVWF  2        ;W→PC TABLE
       RETLW  0C0H     ??;“0”線段值
       RETLW  0F9H     ?。?ldquo;1”線段值
          ┋
       RETLW  90H      ??;“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     ??;調(diào)子程序,取表格數(shù)據(jù)
          ┋
   CONVERT MOVWF   2   ?。粩?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(jiǎn)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(zhǎng),可以用循環(huán)來(lái)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  ?。籉10—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(zhǎng)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(zhǎng)延時(shí)時(shí)間。下例用2個(gè)循環(huán)來(lái)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(lái)源,一個(gè)是從RTCC引腳輸入的外部信號(hào),一個(gè)是內(nèi)部的指令時(shí)鐘信號(hào)??梢杂贸绦騺?lái)選擇其中一個(gè)信號(hào)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  ??;RTCC=255?
       GOTO LOOP
        ┋

這個(gè)延時(shí)程序中,每過(guò)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(cè)它的計(jì)數(shù)值即可。

12) 寄存器體(BANK)的尋址

對(duì)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(wèn)題,對(duì)于PIC16C57/58來(lái)說(shuō),寄存器則有80個(gè),分為4個(gè)體(BANK0-BANK3)。在對(duì)F4(FSR)的說(shuō)明中可知,F(xiàn)4的bit6和bit5是寄存器體尋址位,其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
2.jpg

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(duì)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  ?。籦it6=1,bit5=0選擇BANK2
       MOVWF  10H   ?。籇ATA→50H

從上例中我們看到,對(duì)某一體(BANK)中的寄存器進(jìn)行讀寫,首先要先對(duì)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(duì)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?cè)O(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(shuō)明過(guò)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(méi)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(lái)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:
3.jpg

  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     ;DATA→F50H
          ┋

  程序這樣書寫,相信體選址就不容易錯(cuò)了。

   13) 程序跨頁(yè)面跳轉(zhuǎn)和調(diào)用

   下面介紹PIC16C5X單片機(jī)的程序存儲(chǔ)區(qū)的頁(yè)面概念和F3寄存器中的頁(yè)面選址位PA1和PA0兩位應(yīng)用的實(shí)例。
   (1)“GOTO”跨頁(yè)面
   例:設(shè)目前程序在0頁(yè)面(PAGE0),欲用“GOTO”跳轉(zhuǎn)到1頁(yè)面的某個(gè)地方
KEY(PAGE1)。
       STATUS  EQU  3
       PA1   EQU  6
       PA0   EQU  5
           ┋
       BSF  STATUS,PA0  ;PA0=1,選擇PAGE頁(yè)面
       GOTO  KEY     ??;跨頁(yè)跳轉(zhuǎn)到1頁(yè)面的KEY
           ┋
       KEY   NOP    ??;1頁(yè)面的程序
           ┋

   (2)“CALL”跨頁(yè)面

   例:設(shè)目前程序在0頁(yè)面(PAGE0),現(xiàn)在要調(diào)用——放在1頁(yè)面(PAGE1)的子程序DELAY。
           ┋
       BSF  STATUS,PA0  ?。籔A0=1,選擇PAGE1頁(yè)面
       CALL  DELAY      ;跨頁(yè)調(diào)用
       BCF  STATUS,PA0  ??;恢復(fù)0頁(yè)面地址
           ┋
       DELAY NOP      ?。?頁(yè)面的子程序
           ┋

   注意:程序?yàn)榭珥?yè)CALL而設(shè)了頁(yè)面地址,從子程序返回后一定要恢復(fù)原來(lái)的頁(yè)面地址。

   (3)程序跨頁(yè)跳轉(zhuǎn)和調(diào)用的編寫

   讀者看到這里,一定要問(wèn):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(yè)面的,那個(gè)CALL是需跨頁(yè)面的? 的確,開始寫源程序時(shí)并知道何時(shí)會(huì)發(fā)生跨頁(yè)面跳轉(zhuǎn)或調(diào)用,不過(guò)當(dāng)你將源程序匯編時(shí),就會(huì)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(yè)面的跳轉(zhuǎn)和調(diào)用,而你的程序中在這些跨頁(yè)GOTO和CALL之前還未設(shè)置好相應(yīng)的頁(yè)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(yè)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(guò)(0 Errors and Warnnings)。

   (4)程序頁(yè)面的連接

   程序4個(gè)頁(yè)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(yè)面后,馬上設(shè)置相應(yīng)的頁(yè)面地址位(PA1,PA0)。 頁(yè)面處理是PIC16C5X編程中最麻煩的部分,不過(guò)并不難。只要做了一次實(shí)際的編程練習(xí)后,就能掌握了。



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