PIC系列單片機程序設計基礎

1、PIC單片機程序的基本格式

先介紹二條偽指令：

EQU ——標號賦值偽指令

ORG ——地址定義偽指令

PIC16C5X單片機在RESET后指令計算器PC被置為全“1”，所以PIC16C5X幾種型號芯片的復位地址為：

PIC16C54/55：1FFH

PIC16C56：3FFH

PIC16C57/58：7FFH

一般來說，PIC單片機的源程序并沒有要求統一的格式，大家可以根據自己的風格來編寫。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 ；芯片復位地址
　　 PIC16C56 EQU 3FFH
　　 PIC16C57 EQU 7FFH
　　 ；-----------------------------------------
　　 ORG PIC16C54 GOTO MAIN 　　；在復位地址處轉入主程序
　　 ORG 　 0 　　　　　　　　　；在0000H開始存放程序
　　 ；-----------------------------------------
　　 ；子程序區
　　 ；-----------------------------------------
　　 DELAY MOVLW 255
　　　　　 ┋
　　　　 　 RETLW 0
　　 ；------------------------------------------
　　 ；主程序區
　　 ；------------------------------------------
　　 MAIN
　　　　　 MOVLW B‘00000000’
　　　　　 TRIS RB 　　　　　　；RB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 　　　　　　；程序結束

　　 注:MAIN標號一定要處在0頁面內。

2、PIC單片機程序設計基礎

1) 設置 I/O 口的輸入/輸出方向

PIC16C5X單片機的I/O 口皆為雙向可編程，即每一根I/O 端線都可分別單獨地由程序設置為輸入或輸出。這個過程由寫I/O控制寄存器TRIS f來實現，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

如果要判斷一個寄存器內容是否為零，很簡單，現以寄存器F10為例：
　　　　　　 MOVF 10，1 　　　　　；F10→F10，結果影響零標記狀態位Z
　　　　　　 BTFSS STATUS，Z 　　　；F10為零則跳
　　　　　　 GOTO NZ 　　　　　　　；Z=0即F10不為零轉入標號NZ處程序
　　　　　　 ┋ 　　　　　　　　　；Z=1即F10=0處理程序

3) 比較二個寄存器的大小

要比較二個寄存器的大小，可以將它們做減法運算，然后根據狀態位C來判斷。注意，相減的結果放入W，則不會影響二寄存器原有的值。
　　 例如F8和F9二個寄存器要比較大小：
　　　　　　 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相減結果為正，F9>F8
　　　　　　 GOTO F9F8 　　　　　　；C=0相減結果為負，F9F8
　　　　　　　　 ┋

4) 循環n次的程序

如果要使某段程序循環執行n次，可以用一個寄存器作計數器。下例以F10做計數器，使程序循環8次。
　　　　　　 COUNT EQU 10 　　　　；定義F10名稱為COUNT（計數器）
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 MOVLW 8
　　　　　　 MOVWF COUNT LOOP 　　；循環體
　　　 LOOP
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 DECFSZ COUNT，1 　　　；COUNT減1，結果為零則跳
　　　　　　 GOTO LOOP 　　　　　　；結果不為零，繼續循環
　　　　　　　　　　 ┋ 　　　　　　；結果為零，跳出循環

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 　　　　；Y—W（X）→W
　　　　　　 BTFSC STATUS，Z 　　；X=Y 否
　　　　　　 GOTO NEXT 　　　　　；X=Y，跳到NEXT去執行。
　　　　　　　　　 ┋ 　　　　　　；X≠Y

　　 6)“FOR……NEXT”格式的程序

　　 “FOR……NEXT”程序使循環在某個范圍內進行。下例是“FOR X=0 TO 5”格式的程序。F10放X的初值，F11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，繼續循環
　　　　　　　　　　 ┋ 　　　　　　；X＝5，結束循環

　　 7）“DO WHILE……END”格式的程序

　　 “DO WHILE……END”程序是在符合條件下執行循環。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 　　；X＝1否？
　　　　　 GOTO LOOP 　　　　　；X＝1繼續循環
　　　　　　　 ┋ 　　　　　　　；X≠1跳出循環

8) 查表程序

查表是程序中經常用到的一種操作。下例是將十進制0～9轉換成7段LED數字顯示值。若以B口的RB0～RB6來驅動LED的a～g線段，則有如下關系：

　　　　　

設LED為共陽，則0～9數字對應的線段值如下表：

PIC單片機的查表程序可以利用子程序帶值返回的特點來實現。具體是在主程序中先取表數據地址放入W，接著調用子程序，子程序的第一條指令將W置入PC，則程序跳到數據地址的地方，再由“RETLW”指令將數據放入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，準備取“1”的線段值
　　　　　　 ADDWF 　10，1 　　　　　；F10+W =“1”的數據地址
　　　　　　 CALL　 CONVERT
　　　　　　 MOVWF 　6 　　　　　　　；線段值置到B口，點亮LED
　　　　　　　　　 ┋
　　 CONVERT MOVWF　 2　　　　　　　 ；W→PC TABLE
　　　　　　 RETLW 　0C0H 　　　　　；“0”線段值
　　　　　　 RETLW 　0F9H 　　　　　；“1”線段值
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 RETLW 　90H 　　　　　　；“9”線段值

9)“READ……DATA，RESTORE”格式程序

“READ……DATA”程序是每次讀取數據表的一個數據，然后將數據指針加1，準備取下一個數據。下例程序中以F10為數據表起始地址，F11做數據指針。

　　　　　　 POINteR 　EQU 　11 　　；定義F11名稱為POINTER
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 MOVLW 　　DATA
　　　　　　 MOVWF 　　10 　　　　；數據表頭地址→F10
　　　　　　 CLRF 　　POINTER 　　；數據指針清零
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 MOVF 　　POINTER，0 　
　　　　　　 ADDWF 10，0 　　　　　；W =F10+POINTER
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　 INCF 　　　POINTER，1 　；指針加1
　　　　　 CALL CONVERT 　　　　　；調子程序，取表格數據
　　　　　　　　　 ┋
　　 CONVERT MOVWF　　 2 　　　；數據地址→PC
　　 DATA 　RETLW 　　20H 　　　；數據
　　　　　　　　　 ┋
　　　　　 RETLW 15H 　　　　　；數據

如果要執行“RESTORE”，只要執行一條“CLRF POINTER”即可。

10) 延時程序

如果延時時間較短，可以讓程序簡單地連續執行幾條空操作指令“NOP”。如果延時時間長，可以用循環來實現。下例以F10計算，使循環重復執行100次。
　　　　　 MOVLW D‘100’
　　　　　 MOVWF 10
　　 LOOP 　DECFSZ 10，1 　　；F10—1→F10，結果為零則跳
　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　 ┋

延時程序中計算指令執行的時間和即為延時時間。如果使用4MHz振蕩，則每個指令周期為1μS。所以單周期指令時間為1μS，雙周期指令時間為2μS。在上例的LOOP循環延時時間即為：（1+2）*100+2=302（μS）。在循環中插入空操作指令即可延長延時時間：

　　　　　　 MOVLW 　D‘100’
　　　　　　 MOVWF 　10
　　 LOOP 　　NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　 NOP
　　　　　　 DECFSZ 10，1
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　　 ┋
　　 延時時間=（1+1+1+1+2）*100+2=602（μS）。

用幾個循環嵌套的方式可以大大延長延時時間。下例用2個循環來做延時：
　　　　　　 MOVLW 　　D‘100’
　　　　　　 MOVWF 　　10
　　 LOOP　　MOVLW 　　D‘16’
　　　　　　 MOVWF 　　11
　　 LOOP1 　DECFSZ 　　11，1
　　　　　　 GOTO 　　　LOOP1
　　　　　　 DECFSZ 　　10，1
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　 ┋
　　 延時時間=1+1+[1+1+（1+2）*16-1+1+2]*100-1=5201（μS）

11) PIC單片機RTCC計數器的使用

RTCC是一個脈沖計數器，它的計數脈沖有二個來源，一個是從RTCC引腳輸入的外部信號，一個是內部的指令時鐘信號。可以用程序來選擇其中一個信號源作為輸入。RTCC可被程序用作計時之用；程序讀取RTCC寄存器值以計算時間。當RTCC作為內部計時器使用時需將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：

　　　　　　 RTCC 　EQU 　1
　　　　　　 ┋
　　　　　　 CLRF 　RTCC 　　　；RTCC清0
　　　　　　 MOVLW 　07H
　　　　　　 OPTION 　　　；選擇預設倍數1：256→RTCC
　　 LOOP 　MOVLW 　255 　　；RTCC計數終值
　　　　　　 SUBWF 　RTCC，0
　　　　　　 BTFSS STATUS，Z 　　；RTCC=255？
　　　　　　 GOTO LOOP
　　　　　　　 ┋

這個延時程序中，每過256個指令周期RTCC寄存器增1（分頻比=1：256），設芯片使用4MHz振蕩，則：
　　 延時時間=256*256=65536（μS）

RTCC是自振式的，在它計數時，程序可以去做別的事情，只要隔一段時間去讀取它，檢測它的計數值即可。

12) 寄存器體（BANK）的尋址

對于PIC16C54/55/56，寄存器有32個，只有一個體（BANK），故不存在體尋址問題，對于PIC16C57/58來說，寄存器則有80個，分為4個體（BANK0-BANK3）。在對F4（FSR）的說明中可知，F4的bit6和bit5是寄存器體尋址位，其對應關系如下：

當芯片上電RESET后，F4的bit6,bit5是隨機的，非上電的RESET則保持原先狀態不變。

下面的例子對BANK1和BANK2的30H及50H寄存器寫入數據。

　　 例1．（設目前體選為BANK0）
　　　　　　 BSF　　 4，5　　　 ；置位bit5=1,選擇BANK1
　　　　　　 MOVLW　 DATA
　　　　　　 MOVWF 　10H 　　　； DATA→30H
　　　　　　 BCF　　 4，5
　　　　　　 BSF 　　4，6 　　；bit6=1,bit5=0選擇BANK2
　　　　　　 MOVWF 　10H 　　　；DATA→50H

從上例中我們看到，對某一體（BANK）中的寄存器進行讀寫，首先要先對F4中的體尋址位進行操作。實際應用中一般上電復位后先清F4的bit6和bit5為0，使之指向BANK0，以后再根據需要使其指向相應的體。

注意，在例子中對30H寄存器（BANK1）和50H寄存器（BANK2）寫數時，用的指令“MOVWF 10H”中寄存器地址寫的都是“10H”，而不是讀者預期的“MOVWF 30H”和“MOVWF 50H”，為什么？

讓我們回顧一下指令表。在PIC16C5X的所有有關寄存器的指令碼中，寄存尋址位都只占5個位：fffff，只能尋址32個（00H—1FH）寄存器。所以要選址80個寄存器，還要再用二位體選址位PA1和PA0。當我們設置好體尋址位PA1和PA0，使之指向一個BANK，那么指令“MOVWF 10H”就是將W內容置入這個BANK中的相應寄存器內（10H，30H，50H，或70H）。

有些設計者第一次接觸體選址的概念，難免理解上有出入，下面是一個例子：

例2：（設目前體選為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，這是錯誤的。因為這兩條指令的實際效果是“MOVWF 10H”，原因上面已經說明過了。所以例2這段程序最后結果是F10H=66H，而真正的F30H和F50H并沒有被操作到。

建議：為使體選址的程序清晰明了，建議多用名稱定義符來寫程序，則不易混淆。 　　例3：假設在程序中用到BANK0，BANK1，BANK2的幾個寄存器如下：

　　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了。

　　 13) 程序跨頁面跳轉和調用

　　 下面介紹PIC16C5X單片機的程序存儲區的頁面概念和F3寄存器中的頁面選址位PA1和PA0兩位應用的實例。
　　 （1）“GOTO”跨頁面
　　 例：設目前程序在0頁面（PAGE0），欲用“GOTO”跳轉到1頁面的某個地方
KEY（PAGE1）。
　　　　　　 STATUS　 EQU 　3
　　　　　　 PA1 　　EQU 　6
　　　　　　 PA0 　　EQU 　5
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 BSF 　STATUS，PA0 　；PA0=1，選擇PAGE頁面
　　　　　　 GOTO 　KEY 　　　　　；跨頁跳轉到1頁面的KEY
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 KEY 　　NOP 　　　　；1頁面的程序
　　　　　　　　　　 ┋

　　 （2）“CALL”跨頁面

　　 例：設目前程序在0頁面（PAGE0），現在要調用——放在1頁面（PAGE1）的子程序DELAY。
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 BSF 　STATUS，PA0 　　；PA0=1，選擇PAGE1頁面
　　　　　　 CALL 　DELAY 　　　　　；跨頁調用
　　　　　　 BCF 　STATUS，PA0 　　；恢復0頁面地址
　　　　　　　　　　 ┋
　　　　　　 DELAY NOP 　　　　　　；1頁面的子程序
　　　　　　　　　　 ┋

　　 注意：程序為跨頁CALL而設了頁面地址，從子程序返回后一定要恢復原來的頁面地址。

　　 （3）程序跨頁跳轉和調用的編寫

　　 讀者看到這里，一定要問：我寫源程序（.ASM）時，并不去注意每條指令的存放地址，我怎么知道這個GOTO是要跨頁面的，那個CALL是需跨頁面的？ 的確，開始寫源程序時并知道何時會發生跨頁面跳轉或調用，不過當你將源程序匯編時，就會自動給出。當匯編結果顯示出：

　　　　　　 X X X（地址）“GOTO out of Range
　　　　　　 X X X（地址）“CALL out of Range

　　 這表明你的程序發生了跨頁面的跳轉和調用，而你的程序中在這些跨頁GOTO和CALL之前還未設置好相應的頁面地址。這時應該查看匯編生成的.LST文件，找到這些GOTO和CALL，并查看它們要跳轉去的地址處在什么頁面，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（0 Errors and Warnnings）。

　　 （4）程序頁面的連接

　　 程序4個頁面連接處應該做一些處理。一般建議采用下面的格式： 即在進入另一個頁面后，馬上設置相應的頁面地址位（PA1，PA0）。 頁面處理是PIC16C5X編程中最麻煩的部分，不過并不難。只要做了一次實際的編程練習后，就能掌握了。