PIC系列单片机程序设计基础

winnie

1、PIC单片机程序的基本格式
　　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单片机在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单片机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
　　；--------------------------------------
　　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 ；芯片复位地址
　　PIC16C56 EQU 3FFH
　　PIC16C57 EQU 7FFH
　　；-----------------------------------------
　　ORG PIC16C54 GOTO MAIN 　　；在复位地址处转入主程序
　　ORG 　 0 　　　　　　　　　；在0000H开始存放程序
　　；-----------------------------------------
　　；子程序区
　　；-----------------------------------------
　　DELAY MOVLW 255
　　　　　 ┋
　　　　 　RETLW 0
　　；------------------------------------------
　　；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，7 CALL DELAY 　　　　　　　
　　　　　　BCF RB，7 CALL DELAY
　　　　　　　 ┋
　　　　　　GOTO LOOP
　　；-------------------------------------------
　　　　　　 END 　　　　　　；程序结束
　　 注:MAIN标号一定要处在0页面内。
　　2、PIC单片机程序设计基础
　　1) 设置 I/O 口的输入/输出方向
　　PIC16C5X单片机的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TRIS f来实现，写入值为“1”，则为输入；写入值为“0”，则为输出。
　　　　　　MOVLW 0FH 　；0000 1111（0FH）
　　　　　　　　　　　　输入 输出
　　　　　　TRIS 6 　　　；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。
　　　　　　MOVLW 0C0H ； 11 000000（0C0H）
　　　　　　　　　　　　　 RB4，RB5输出0 RB6，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：
　　　　　　MOVF 10，1 　　　　　；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：
　　　　　　 MOVF 8，0 　　　　　　；F8→W
　　　　　　 SUBWF 9，0 　　　　　；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<F8 　　　　　　；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 EQU 10 　　　　；定义F10名称为COUNT（计数器）
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 MOVLW 8
　　　　　　 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=0 TO 5”格式的程序。F10放X的初值，F11放X的终值。
　　　　　　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，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。
　　　　　 X 　EQU 　10
　　　　　　　 ┋
　　　　　 MOVLW 　1
　　　　　 MOVWF 　X 　　　　；1→X（F10），作为初值
　　 LOOP
　　　　　　　 ┋
　　　　　 MOVLW 1
　　　　　 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 [td=1,1,142] 线段值 [td=1,1,149] 十进数 [td=1,1,178] 线段值

0 [td=1,1,142] C0H [td=1,1,149] 5 [td=1,1,178] 92H

1 [td=1,1,142] C9H [td=1,1,149] 6 [td=1,1,178] 82H

2 [td=1,1,142] A4H [td=1,1,149] 7 [td=1,1,178] F8H

3 [td=1,1,142] B0H [td=1,1,149] 8 [td=1,1,178] 80H

4 [td=1,1,142] 99H [td=1,1,149] 9 [td=1,1,178] 90H

　　PIC单片机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。
　　　　　　MOVLW 　TABLE 　　　　；表头地址→F10 　
　　　　　　MOVWF 　10
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　MOVLW　 1 　　　　　　　；1→W，准备取“1”的线段值
　　　　　　ADDWF 　10，1 　　　　　；F10+W =“1”的数据地址
　　　　　　CALL　 CONVERT
　　　　　　MOVWF 　6 　　　　　　　；线段值置到B口，点亮LED
　　　　　　　　　 ┋
　　CONVERT MOVWF　 2　　　　　　　 ；W→PC TABLE
　　　　　　RETLW 　0C0H 　　　　　；“0”线段值
　　　　　　RETLW 　0F9H 　　　　　；“1”线段值
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　RETLW 　90H 　　　　　　；“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。
　　　　　　POINTER 　EQU 　11 　　；定义F11名称为POINTER
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　MOVLW 　　DATA
　　　　　　MOVWF 　　10 　　　　；数据表头地址→F10
　　　　　　CLRF 　　POINTER 　　；数据指针清零
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　MOVF 　　POINTER，0 　
　　　　　　ADDWF 10，0 　　　　　；W =F10+POINTER
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　 INCF 　　　POINTER，1 　；指针加1
　　　　　 CALL CONVERT 　　　　　；调子程序，取表格数据
　　　　　　　　　 ┋
　　CONVERT MOVWF　　 2 　　　；数据地址→PC
　　DATA 　RETLW 　　20H 　　　；数据
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　 RETLW 15H 　　　　　；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’
　　　　　 MOVWF 10
　　LOOP 　DECFSZ 10，1 　　；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：
　　　　　　MOVLW 　D‘100’
　　　　　　MOVWF 　10
　　LOOP 　　NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　DECFSZ 10，1
　　　　　　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：
　　　　　　MOVLW 　　D‘100’
　　　　　　MOVWF 　　10
　　LOOP　　MOVLW 　　D‘16’
　　　　　　MOVWF 　　11
　　LOOP1 　DECFSZ 　　11，1
　　　　　　GOTO 　　　LOOP1
　　　　　　DECFSZ 　　10，1
　　　　　　GOTO LOOP
　　　　　　 ┋
　　延时时间=1+1+[1+1+（1+2）*16-1+1+2]*100-1=5201（μS）
　　11) PIC单片机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：
　　　　　　RTCC 　EQU 　1
　　　　　　 ┋
　　　　　　CLRF 　RTCC 　　　；RTCC清0
　　　　　　MOVLW 　07H
　　　　　　OPTION 　　　；选择预设倍数1：256→RTCC
　　 LOOP 　MOVLW 　255 　　；RTCC计数终值
　　　　　　SUBWF 　RTCC，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：

Bit6 　Bit5 [td=1,1,265] BANK [td=1,1,269] 物理地址

0　 　　0 [td=1,1,265] BANK0 [td=1,1,269] 10H～1FH

0 　　　1 [td=1,1,265] BANK1 [td=1,1,269] 30H～3FH

1 　　　0 [td=1,1,265] BANK2 [td=1,1,269] 50H～5FH

1　　　 1 [td=1,1,265] BANK3 [td=1,1,269] 70H～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）
　　　　　　BSF　　 4，5　　　 ；置位bit5=1,选择BANK1
　　　　　　MOVLW　 DATA
　　　　　　MOVWF 　10H 　　　； DATA→30H
　　　　　　BCF　　 4，5
　　　　　　BSF 　　4，6 　　；bit6=1,bit5=0选择BANK2
　　　　　　MOVWF 　10H 　　　；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“MOVWF 10H”中寄存器地址写的都是“10H”，而不是读者预期的“MOVWF 30H”和“MOVWF 50H”，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“MOVWF 10H”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）
　　　　　　MOVLW 　55H　
　　　　　　MOVWF 　30H 　　；欲把55H→30H寄存器
　　　　　　MOVLW 　66H
　　　　　　MOVWF 　50H 　　；欲把66H→50H寄存器
　　以为“MOVWF 30H”一定能把W置入30H，“MOVWF 50H”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“MOVWF 10H”，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 [td=1,1,98] 地址 [td=1,1,90] BANK1 [td=1,1,90] 地址 [td=1,1,99] BANK2 [td=1,1,92] 地址 [td=1,1,77] BANK3 [td=1,1,98] 地址

A [td=1,1,98] 10H [td=1,1,90] B [td=1,1,90] 30H [td=1,1,99] C [td=1,1,92] 50H [td=1,1,77] · [td=1,1,98] 70H

· [td=1,1,98] · [td=1,1,90] · [td=1,1,90] · [td=1,1,99] · [td=1,1,92] · [td=1,1,77] · [td=1,1,98] ·

· [td=1,1,98] · [td=1,1,90] · [td=1,1,90] · [td=1,1,99] · [td=1,1,92] · [td=1,1,77] · [td=1,1,98] ·

　　　　　　　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单片机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）。
　　　　　　 STATUS　 EQU 　3
　　　　　　 PA1 　　EQU 　6
　　　　　　 PA0 　　EQU 　5
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 BSF 　STATUS，PA0 　；PA0=1，选择PAGE页面
　　　　　　 GOTO 　KEY 　　　　　；跨页跳转到1页面的KEY
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 KEY 　　NOP 　　　　；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。
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 BSF 　STATUS，PA0 　　；PA0=1，选择PAGE1页面
　　　　　　 CALL 　DELAY 　　　　　；跨页调用
　　　　　　 BCF 　STATUS，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）“GOTO out of Range"
　　　　　　 X X X（地址）“CALL out 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（0 Errors 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。