如何將PIC單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器RAM作為寄存器使用

pic單片機(jī)，想必大家都比較熟悉。其中，pic單片機(jī)簡介、pic單片機(jī)優(yōu)勢以及pic單片機(jī)不足等內(nèi)容，皆是入門級知識。本文將向大家介紹pic單片機(jī)的高級應(yīng)用——將pic單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器RAM用作寄存器，本文存在一定難度，望大家用心研讀。

PIC16C5X把數(shù)據(jù)存儲器RAM都當(dāng)作寄存器來使用以使尋址簡單明潔，它們功能上可分為操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和特殊功用寄存器。它們的組織結(jié)構(gòu)如下圖所示：這些寄存器用代號F0～F79來表示。F0～F4是操作寄存器，F(xiàn)5-F7是I /O寄存器，其余為通用寄存器。特殊功用寄存器地址對用戶不透明。

一、操作寄存器

1、F0間址寄存器

尋址F0實(shí)際上意味著間址尋址。實(shí)際地址為寄存器選擇寄存器F4的內(nèi)容。

例： MOVLW 10

MOVWF　 f4　　　 ;10→f4

MOVLW　 55

MOVWF　 f0　　　 ;55→f10

2、F1實(shí)時時鐘/計數(shù)寄存器（RTCC）

此寄存器是一個8位計數(shù)器。和其他寄存器一樣可由程序進(jìn)行讀寫操作。它用于對外加在RTCC引腳上的脈沖計數(shù)，或?qū)?nèi)部時鐘計數(shù)（起定時器作用）。

上圖中可看出RTCC工作狀態(tài)由OPTION寄存器控制，其中OPTION寄存器的RTS位用來選擇RTCC的計數(shù)信號源，當(dāng)RTS為“1”時，信號源為內(nèi)部時鐘，RTS為“0”時，信號源為來自RTCC引腳的外部信號。OPTION寄存器的PSA位控制預(yù)分頻器（Prescaler）分配對象，當(dāng)PSA位為“1”，8位可編程預(yù)分配給RTCC，即外部或內(nèi)部信號經(jīng)過預(yù)分頻器分頻后再輸出給RTCC。預(yù)分頻器的分頻比率由OPTION內(nèi)的PS0～PS2決定。這時涉及寫f1（RTCC）寄存器的指令均同時將預(yù)分頻器清零。但要注意OPTION寄存器內(nèi)容仍保持不變，即分配對象、分頻比率等均不變。OPTION的RTE位用于選擇外部計數(shù)脈沖觸發(fā)沿。當(dāng)RTE為“1”時為下降沿觸發(fā)，為“0”時為上升沿觸發(fā)。

RTCC計數(shù)器采用遞增方式計數(shù)，當(dāng)計數(shù)至FFH時，在下一個計數(shù)發(fā)生后，將自動復(fù)零，重新開始計數(shù)，以此一直循環(huán)下去。RTCC對其輸入脈沖信號的響應(yīng)延遲時間為2個機(jī)器周期，不論輸入脈沖是內(nèi)部時鐘、外部信號或是預(yù)分頻器的輸出。

RTCC對外部信號的采樣周期為2個振蕩周期。因此當(dāng)不用預(yù)分頻器時，外加在RTCC引腳上的脈沖寬度不得小于2個振蕩周期，即1/2指令周期。同理，當(dāng)使用預(yù)分頻器時，預(yù)分頻器的輸出脈沖周期不得小于指令周期，因此預(yù)分頻器最大輸入頻率可達(dá)N.fosc/4，N為預(yù)分頻器的分頻比，但不得大于50MHz。

當(dāng)RTCC使用內(nèi)部時鐘信號時，如果沒有預(yù)分頻器，則RTCC值隨指令節(jié)拍增1。 當(dāng)一個值寫入RTCC時，接下來的二個指令節(jié)拍RTCC的值不會改變，從第三個指令節(jié)拍才開始遞增，見下圖。

應(yīng)注意的是盡管PIC對外部加于RTCC信號端上的信號寬度沒有很嚴(yán)格的要求，但是如果高電平或低電平的維持時間太短，也有可能使RTCC檢測不到這個信號。一般要求信號寬度要大于是10nS。

3、F2程序計數(shù)器（PC）

程序計數(shù)器PC可尋址最多2K的程序存儲器。下表列出了PIC16C5X各種型號的PC長度和堆棧的長度。

單片機(jī)一復(fù)位（RESET），F(xiàn)2的值全置為“1”。除非執(zhí)行地址跳轉(zhuǎn)指令，否則當(dāng)執(zhí)行一條指令后，F(xiàn)2（PC）值會動加1指向下一條指令。

下面這些指令可能改變PC的值：

a、“GOTO”指令。它可以直接寫（改變）PC的低9位。對于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位。所示“GOTO”指令可以跳轉(zhuǎn)到程序存儲器的任何地方。

b、“CALL”指令。它可以直接寫PC 低8位，同時將PC的第9位清零。對于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位（第10、11位）。

c、“RETLW”指令。它把棧項(xiàng)（堆棧1）的值寫入PC。

d、“MOVWF F2”指令。它把W寄存器的內(nèi)容置入PC。

e、“ADDWF F2”指令。它把PC值加1后再和W寄存器的值相加，結(jié)果寫入PC。

在以上b、d和e中，PC的第9位總是被清為零。所以用這三條指令來產(chǎn)生程序跳轉(zhuǎn)時，要把子程序或分支程序放在每頁的上部地址（分別為000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF）。

4、F3狀態(tài)寄存器（STATUS）

F3包含了ALU的算術(shù)狀態(tài)、RESET狀態(tài)、程序存儲器頁面地址等。F3中除PD和TO兩位外，其他的位都可由指令來設(shè)置或清零。注意，當(dāng)你執(zhí)行一條欲改變F3 寄存器的指令后，F(xiàn)3中的情況可能出乎你的意料。

例：CLRF F3 ;清F3為零

你得到的結(jié)果是F3=000UU100（U為未變）而不是想像中的全零。UU兩位是PD和TO，它們維持不變，而2位由于清零操作被置成“1”。所以如果你要想改變F3的內(nèi)容，建議你使用BCF、BSF和MOVWF這三條指令，因?yàn)樗鼈兊膱?zhí)行不影響其他狀態(tài)位。

例：MOVLW 0;0→W

MOVWF F3 ;把F3除PD和TO以外的位全部清零，則你可得到F3=000UU000。

有關(guān)各條指令對狀態(tài)位的影響請看第二章介紹。

在加法運(yùn)算（ADDWF）時，C是進(jìn)位位。在減法運(yùn)算（SUBWF）時，C是借位的反（Borrow）。

例：CLRF F10 ;F10=0

MOVLW 1 ;1→W

SUBWF F10 ;F10-W=0-1=FFH→F10

C=0：運(yùn)算結(jié)果為負(fù)

例：MOVLW 1 ;1→W

MOVWF F10 ;F10=1

CLRW ;W=0

SUBWF F10 ;F10-W=1-0=1→F10

C=1：運(yùn)算結(jié)果為正

PD和TO兩位可用來判斷RESET的原因。例如判斷RESET是由芯片上電引起的，或是由看門狗WDT計時溢出引起的，或是復(fù)位端加低電平引起的，或是由WDT喚醒SLEEP引起的。

表1.4列出了影響TO、PD位的事件。表1.5列出了在各種RESET后的TO、PD位狀態(tài)。

判斷RESET從何處引起有時是很必要的。例如在對系統(tǒng)初始化時，經(jīng)常需判斷這次復(fù)位是否是上電引起的。如果不是上電復(fù)位，則不再進(jìn)行初始化。

頁面選擇位PA1、PA0的作用前面已描述過，RESET時清PA0-PA2位為零，所以復(fù)位后程序區(qū)頁面自動選擇在0頁。

5、F4 寄存器選擇寄存器（FSR）

a、 PIC16C52/54/55/56

F4的0-4位在間接尋址中用來選擇32個數(shù)據(jù)寄存器。5-7位為只讀位，并恒為1。請參考F0寄存器描述。

b、PIC16C57/58

FSR《6:5》位用來選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器體（Bank）。PIC16C57有80個數(shù)據(jù)寄存器，如圖1.4所示。80個寄存器分為4個體（Bank0～Bank3），每個體的低16個寄存器的物理位置是相同的（參考§1.5.3通用寄存器的描述）。當(dāng)FSR的第4位為“1”時，則要根據(jù)FSR《6:5》位來選擇某個寄存器體中的某一個高16的寄存器。

注意：當(dāng)芯片上電復(fù)位時，F(xiàn)SR《6:5》是不定的，所以它可能指向任何一個Bank。而其他復(fù)位則保持原來的值不變。

二、I/O 寄存器

PIC16C52/54/56/58有二個I/O口RA、RB（F5、F6），PIC16C55/57有三個I/O口RA、RB、RC（F5、F6、F7）。與其它寄存器一樣，它們皆可由指令來讀寫。它們是可編程雙向I/O口，可由程序來編程確定每一根I/O端的輸入/輸出狀態(tài)。

RESET后所有的I/O口都置成輸入態(tài)（等于高阻態(tài)），即I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）都被置成“1”。

1、F5（A口）

4位I/O口寄存器。只能使用其低4位。高4位永遠(yuǎn)定義為“0”。

2、F6（B口）

8位I/O口寄存器。

3、F7（C口）

對于PIC16C55/PIC16C57，它是一個8位I/O口寄存器。

對于PIC16C54/56/58，它是一個通用寄存器。

§1.5.3 通用寄存器

PIC16C54/56：

07H～1FH

PIC16C55：

08H～1FH

PIC16C57/58：

08H-0FH：共有通用寄存器（無須體選擇即可尋址）。

10H-1FH：Bank0的通用寄存器

20H-2FH：物理上等同于00H-0FH。

30H-3FH：Bank1的通用寄存器

40H-4FH：物理上等同于00H-0FH。

50H-5FH：Bank2的通用寄存器

60H-6FH：物理上等同于00H-0FH。

70H-7FH：Bank3的通用寄存器。

三、特殊功能寄存器

1、工作寄存器（W）

W用來存放兩操作數(shù)指令中的第二個操作數(shù)，或用以進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送。算術(shù)邏輯單元ALU把W和寄存器連接起來，ALU的運(yùn)算結(jié)果通過總據(jù)總線可以送到W保存。

2、I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）

TRISA、TRISB、TRISC分別對應(yīng)I/O口A、B、C。其中TRISA只有4位，和A口對應(yīng)。執(zhí)行“TRIS f”指令可把W的值置入I/O控制寄存器，以此來定義各I/O端的輸入/輸出態(tài)。當(dāng)寫入“1”時，將相應(yīng)的I/O端置成輸入態(tài)（高阻態(tài)），當(dāng)寫入“0”，則將相應(yīng)的I/O端置成輸出態(tài)。I/O控制寄存器都是只寫寄存器，在RESET后自動置為全“1”，即所有I/O口都為輸入態(tài)。

3、預(yù)設(shè)倍數(shù)/RTCC選擇寄存器（OPTION）

OPTION可用于：

a、定義預(yù)分頻器的預(yù)分頻參數(shù)。

b、分配預(yù)分頻器（Prescaler）給RTCC或WDT。注意預(yù)分頻器只能分配給RTCC或WDT其中之一使用，不能同時分配。

c、定義RTCC的信號源。

d、定義RTCC信號源的觸發(fā)沿（上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)）。

當(dāng)預(yù)分頻器分配給RTCC后，所有寫RTCC寄存器的指令如CLRF 1、MOVWF 1等都會清除預(yù)分頻器。同理，分配給WDT時，諸如CLRWDT和SLEEP指令將清除預(yù)分頻器里已有的值使其歸零。

通過執(zhí)行“OPTION”指令可將W值置入OPTIOW寄存器，RESET后OPTION被置成全“1”。