★PIC16C57的PROGRAM MEMORY灵活使用★

winnie

当您使用Microchip公司的PIC16C57在设计程序时，是否被它的PROGRAM MEMORY需分PAGE使用，而PAGE之设定又影响到goto、call、addwf  2、movwf  2四个指令之执行结果而困扰不已呢？以下是小弟领悟出来的一点心得，在此野人献曝，与大家分享。
PIC16C57之PROGRAM MEMORY共有2 K words，分为四个PAGE，每个PAGE有512个words；goto、call、addwf  2、movwf  2四个指令之执行，会改变PROGRAM COUNTER内容，其结果也受STATUS WORD REGISTER f3之bit 6, 5的影响，如图(一)所示；改变STATUS WORD REGISTER之bit 6, 5以下一律以"PAGE(的)控制"称呼。
除此之外，每个PAGE分为前半部及后半部，call、addwf  2、movwf  2三个指令执行结果只会跳到某一PAGE内的前半部，因为这三个指令执行后会使PROGRAM COUNTER的bit 8变为0，而goto指令则不受限制，可跳到一个PAGE之前、后半部。
PROGRAM MEMORY地址7FF是reset后第一个被执行的指令，正常情况下放入goto指令，而且STATUS WORD REGISTER bit 6, 5在 reset后全变为0，所以这个goto指令会使程序跳到PAGE 0去执行。至于要goto到何处？我们先以main 的label来代表，下文再继续讨论。
结构化的程序撰写是由主程序呼叫许多子程序组成的，为了能善用这四个PAGE，又不要让程序在呼叫子程序时或做goto之前也要同时注意PAGE的设定值，我对PAGE 0做以下安排：PAGE 0的前半部先存放所有的第一阶(即主程序直接呼叫的)子程序，接下来才存放主程序，上一段所提及的label—main就是安排在这个地方；整段主程序只能放在PAGE 0内，否则分置于两个PAGE内的goto指令前需有不同的PAGE控制，此举不但麻烦又易出错，尤其是尚在发展更改中的程序，更难掌握。
当上述的第一阶子程序太大或太多，以致无法全部放入PAGE 0的前半部时，或是会造成主程序分跨于PAGE 0与PAGE 1时，就要将部分子程序的"身体"移到别的PAGE中，但"头"仍需保留在PAGE 0的前半部，"头"是个重要的媒介，其任务就是要把子程序导引到正确的PAGE上执行；而被移走的子程序其"尾"(retlw之前)需加上指令，把PAGE的控制转回PAGE 0；如此安排，主程序就不用管它所呼叫的子程序"主体"究竟位于哪个PAGE上了。请参考如下范例：
     LIST      p=16c57
;****************************************************************
     ORG      0      ;page 0前半部
;****************************************************************
init:                  ;子程序的"头
     bsf      STATUS,5      ;page selector point to page 1
     goto      sub1_1
;------------------------------------------------------------------------------------------------
tx:                  ;子程序的"头
     bsf      STATUS,6      ;page selector point to page 2
     goto      sub2_1
;------------------------------------------------------------------------------------------------
rx:                  ;子程序的"头
     bsf      STATUS,6      ;page selector point to page 2
     goto      sub2_2
;------------------------------------------------------------------------------------------------
rd_eeprom:            ;子程序的"头
     bsf      STATUS,5      ;page selector point to page 3
     bsf      STATUS,6
     goto      sub3_1
;------------------------------------------------------------------------------------------------
     ………………
     ;其它的第一阶副程的"头"
;=========================================================
main:
                 ;主程序
     ………………
     call      init      ;直接呼叫，不必管PAGE问题
     ………………
     call      rd_eeprom      ;直接呼叫，不必管PAGE问题
     ………………
     call      tx      ;直接呼叫，不必管PAGE问题
     ………………
     call      rx      ;直接呼叫，不必管PAGE问题
     ………………
;****************************************************************
     ORG      0x200      ;page 1前半部
;此前半部可用以放置第二阶子程序，而且是仅接受PAGE 1程序的呼叫；同样的，这些子程序进入点也需全部位于PAGE 1的前半部，否则会被呼叫不到；如此规划，对PAGE的控制才会单纯。
;------------------------------------------------------------------------------------------------
rout1_1:
     ………………
     retlw      0      ;如此规划不必更改PAGE控制
;------------------------------------------------------------------------------------------------
rout1_2:
     ………………
     retlw      0      ;如此规划不必更改PAGE控制
;=========================================================
sub1_1:                  ;子程序的"身体"
     ………………
     call      rout1_1
     ………………
     call      rout1_2
     ………………
     bcf      STATUS,5      ;page selector point to page 0
     retlw      0
;****************************************************************
     ORG      0x400      ;page 2前半部
;此前半部的规划与PAGE 1同
;------------------------------------------------------------------------------------------------
sub2_1:                  ;子程序的"身体"
     ………………
     bcf      STATUS,6      ;page selector point to page 0
     retlw      0
;------------------------------------------------------------------------------------------------
sub2_2:                  ;子程序的"身体"
     ………………
     bcf      STATUS,6      ;page selector point to page 0
     retlw      0
;****************************************************************
     ORG      0x600      ;page 3前半部
;此前半部的规划与PAGE 1同
;------------------------------------------------------------------------------------------------
sub3_1:                  ;子程序的"身体"
     ………………
     bcf      STATUS,5      ;page selector point to page 0
     bcf      STATUS,6
     retlw      0
;****************************************************************
     ORG      0x7FF      ;reset vector
     goto      main
;****************************************************************
     END
  
上例中将PAGE 1、2、3的前半部优先放置第二阶子程序，而且此子程序只由同一PAGE中的第一阶子程序所呼叫使用；若其它PAGE也有第一阶子程序需用到此第二阶子程序，那就把有此需要的第一阶子程序搬来同一PAGE吧。如此用心良苦有以下几个好处：1、第一阶子程序可直接call第二阶子程序，不用改变PAGE的控制，2、第二阶子程序执行结束时只需retlw，也不用改变PAGE的控制，3、PAGE的管理单纯，不易出错，4、整个程序代码可减少bcf  SATUS,5、bcf  STATUS,6、bsf  STATUS,5、bsf  STATUS,6的数量；当主程序也有必要直接呼叫此第二阶子程序时，可以有两种做法，第一种做法可以保持程序PAGE管理的一致性，就是为主程序另外设计一个第一阶子程序，来间接呼叫这个第二阶子程序，这会增加5个(若这个第二阶子程序在PAGE 3则需再加2个)指令及其执行时间，第二个做法就是破坏原则，由主程序直接呼叫，但在call指令的前后需加上PAGE控制，这种做法有其缺点，就是当此第二阶子程序被移到别的PAGE时，主程序内所有为呼叫该第二阶子程序所做之PAGE控制，全需因应修改，而且呼叫的次数愈多，PAGE控制也跟着多，修改起来也更费事且易出错；两种做法各有其利弊，何者适用则全由阁下视情况自行判断选择了。
程序组译(assemble)完一定要开启listing檔(扩展名.lst)，看看有无跨PAGE的现象，有的话就要调整该PAGE内一部分的子程序到别的PAGE，同时被搬动过的子程序的"头"及"尾"也需因应修改，同时要注意的是，是否把相对应的第二阶子程序也一齐搬动；另外要看看子程序(第一阶或第二阶)之进入点，有没有落于每个PAGE的前半部(即Address的bit 8为0的区域)，没有的话也要调整以消除此现象，不然会造成呼叫不到的bug。
现在将以上程序PAGE安排原则总结如下：
一、PAGE 0的前半部先放第一阶子程序的"头"(若空间足够也可放整个子程序)，"头"负责把PAGE控制转到该子程序的"身体"所座落之PAGE。
二、接下来放置主程序，主程序需全部置于PAGE 0内。
三、第一阶子程序的"身体"可置于任一PAGE内，该子程序的"尾"负责把PAGE控制转回PAGE 0。
四、第二阶子程序与呼叫它的第一阶子程序放在同一PAGE内。
五、呼叫第二阶子程序不用改变PAGE控制(例外：主程序的呼叫)；第二阶子程序的"尾"也不用改变PAGE控制。
六、所有的子程序，不管是第一阶或第二阶，其进入点皆需位于每一PAGE的前半部。
如此安排后，对子程序的呼叫均不需处理PAGE控制，此控制是由子程序的"头"及"尾"处理掉了；而主、子程序当中的goto指令就可安心使用，不虞会GOTO到错误的PAGE上。
以上安排是不是会让您安心撰写程序而不用担心PAGE的控制呢？如果您发现到更好的方法也请不吝指教，谢谢！