PIC單片機數據存儲器特號和功能上

PIC系列單片機品種雖多，但各產品內部硬件資源的數據存儲器設置仍是很有規律的。筆者以PIC16C71A和PIC16C63/65/65A兩個品種為實例，查看它們片內數據存儲器的結構，找出它們的特點并說明某些寄存器的主要功能，以供用戶快速編程。表1和表2分別是PIC16C71A和PIC16C63/65/65A產品片內數據存儲器的資源表，其它系列產品的片內數據存儲器結構的資源與表1、表2資源都很相似，其差別僅僅是片內功能部件的種類和數量不同(PIC16C57/58單片機有4個存儲體)。筆者從下述幾個方面介紹表1和表2的特點和主要功能。

　　1統一編址　PIC系列單片機各類數據存儲器都是以寄存器方式工作和尋址的。專用寄存器包括了定時寄存器TMRO、選擇寄存器OPTION(又稱為項選寄存器)、程序計數器PCL、狀態寄存器STATUS、間接尋址寄存器INDF和FSR、端口I/O寄存器(如PORTA、PORTB…)和相對應的端口I/O控制寄存器(又稱為端口I/O數據方向寄存器，如TRIAS、TRISB…)、保持寄存器PCLATH和中斷控制寄存器INTCON等。上述的專用寄存器都是PIC16C63/65/65A和PIC16C71A共同有的，它們不僅是寄存器名稱、功能相同，而且寄存器的地址也完全相同。如果再查看其它PIC單片機，如PIC16C62/62A/64/64A、PIC16C71/72/73/73A/74/74A、PIC16C8X……它們的專用寄存器名稱凡是與以上相同者其地址也完全與上述相同，可見盡管PIC系列單片機品種多，但掌握它們的規律后，學習是不難的。
　　型號不同的PIC單片機，其數據存儲器的內部資源僅僅是功能種類和多少的不同。如PIC16C71A型，其引腳為18腳，主要功能是帶有8位的A/D轉換部件，有4個A/D通道模擬輸入，所以在表1中與其A/D轉換部件有關的專用寄存器ADRES(用于存放A/D轉換的數值結果)、A/D控制寄存器ADCON0(用于控制A/D轉換器的操作)和A/D控制寄存器ADCON1(用于控制選擇A/D引腳的功能)等。對PIC16C65/65A型，其引腳是40腳的，其功能比PIC16C71A單片機強，因而數據存儲器表2中的專用寄存器的種類就比表1的增加了很多。
　　專用寄存器的每個寄存單元都有相對應的固定用途，它們可分成兩類：一類用于供CPU操作(如INDF和FSR、STATUS、PCL……)；另一類用于控制外圍功能芯片的操作。 學習PIC單片機數據存儲器時，不僅要了解各寄存器單元的功能，而且還應在編制程序時會調用它們完成編程目的。下面筆者將以編程實例說明它們的用途。
　　2間接尋址寄存器INDF和FSR　位于PIC單片機數據存儲器的最頂端、地址00單元（地址碼最小）的間接尋址寄存器INDF是一個空的寄存器。它只有地址碼，在物理上不是一個真正的寄存器。它的功能常常與寄存器FSR（又稱寄存器選擇寄存器）配合工作，實現間接尋址目的。初學專用寄存器INDF和FSR時，記住下述的邏輯關系對編程是有幫助的：使用寄存器INDF的任何指令，在邏輯上都是對寄存器FSR所指向的RAM進行訪問，即對INDF（本身）進行間接尋址（訪問），讀出的應是FSR內容。以下的一個簡單程序是用間接尋址方式清除RAM地址20h～2Fh單元寄存器內容的實例。
　　MOVLW 0x20；20h→w，對指向RAM單元的指針
　　　　　　　　　 ；初始化
　　MOVWF FSR；20h→FSR，FSR指向RAM
LOOP CLRFINDF ；清除INDF，即清除FSR內容所指
　　　　　　　　；向的單元20h→2Fh
　　INCF 　 FSR；（指針）FSR內容加1
　　BTFSSFSR，4；判別（指令）FSR的D3位，若為零
　　　　　　　　　；執行下條循環指令；若為1間跳
　　　　　　　　　；執行。
　　GOTOLOOP；跳轉到LOOP（循環）
CONTINUE…　　　 ；已完成功能，繼續執行程序
　　由上述指令看出，因寄存器INDF和FSR的配合工作，達到了對RAM地址20h～2Fh的寄存器清零目的。由于完成上述功能的指令數很少，這就會簡化指令系統，使PIC單片機的指令集得以精簡。
　　說明：上述各條指令易于看懂，所以無需再復述，但其中的一條判別指令“BTFSS FSR，4”比較關鍵。該條指令是保證題設中要選擇RAM地址單元上限值2Fh時，其對應的二進制數為00101111B，此時FSR的第4位恰為1。所以上述指令中用了一條判斷指令；BTFSS FSR，4，判斷FSR的D3位值是否為1，若不為1而為0，則執行下條循環指令GOTO LOOP，使FSR中的地址不斷加1，直到寄存器FSR的D3位為1時，這時它的內容代表的RAM地址恰為2Fh。
　　由此可見，學習PIC單片機數據存儲器中的專用寄存器時，不必要對每個產品的專用寄存器進行學習，只需先學習它們的共同點，然后選中一個產品型號的專用寄存進行詳細分析，有條件時進行必要的相關指令操作，就能完全掌握單片機技術。　　 3 A/D轉換寄存器　這里摘錄一段筆者從網上下載的用PIC16F877單片機芯片(帶Flash存儲器的)完成有關A/D轉換的源程序部分指令，并用它說明有關A/D轉換寄存器在指令中的用法。這里先引用部分源程序，源程序中的注釋是筆者按照指令在程序中的作用所加的注釋(不是某條指令的直接功能)，這是初學者讀以下指令時應注意的。A/D轉換器部分源程序清單如下：
　　DEMO　877ASM
　　List　P=16F877
　　org 　　0x00　　　 ；復位向量
　　NOP　　　　　　　 ；空操作
Start BankselPORTC　　 ；選擇PORTC所在
　　　　　　　　　　　；數據存儲器的存儲
　　　　　　　　　　　；體(實為Bank0)
　　CLRF 　PORTC　；對RC口清零
　　MOVLW B′01000001′；A/D轉換時鐘選
　　　　　　　　　　　；擇FOSC/8，打開
　　　　　　　　　　　； A/D轉換器
　　MOVWF ADCON0　；設定了A/D轉換
　　　　　　　　　　　；操作部分參數
　　BankselOPTION_REG ；選擇OPTION所在
　　　　　　　　　　　；數據存儲器的存儲　　　　　　　　　　　；體(實為Bank1)
　　MOVLW B′10000111′；設置預分頻器TM
　　　　　　　　　　　； R0，分頻率1∶256
　　MOVWF OPTION　　 ；完成上條指令設置
　　CLRF 　TRISC　　；設定RC口(8位)
　　　　　　　　　　　；為輸出
　　MOVLW B′0001110′　 ；選中模擬量通道1
　　　　　　　　　　　；(RA1/AN1)
　　MOVWF ADCON1　；模擬基準電壓
VREF為芯片電源電壓，選擇通道1(RA1/AN1)完成
main …
　　要閱讀上述的指令，讀者還需了解以下必要的補充知識。
　　(1)關于用PIC16F877單片機作A/D轉換器。PIC16F877單片機是具有多通道模擬量輸入的8位A/D轉換器。上述的源程序是利用該PIC產品作A/D轉換的一種實驗程序，其實驗目的是用PIC16F877單片機來實現一個通道的8位A/D轉換，并將轉換結果以二進制形式經RC口輸出再由LED顯示。實驗的電路原理如附圖(筆者根據源程序而繪出的PIC16F877A/D轉換硬件電路圖)所示。
　　(2)編制與A/D轉換器有關的專用寄存器指令。要讀懂上述的源程序，應根據以下的線索：1)把握源程序的編寫慣例；2)選擇RC口和對它清零；3)給A/D控制寄存器ADCON0的各位置數，達到A/D轉換時選擇A/D位的采樣時間，即注釋中的A/D時鐘選擇；4)選擇專用寄存器Option并給它各位置數，達到選擇預分頻器TMR0和確定其分頻率(1∶256)；5)設定RC口為輸出，以保證LED顯示；6)給A/D控制器ADCON1的各位置數，以確定PIC16F877單片機的RA1口為模擬量的輸入通道。并選中芯片電源作基準電壓。讀者若需深入了解A/D控制寄存器ADCON0和ADCON1的各位詳細功能，請參看有關PIC單片機書籍的詳細介紹。
　　A/D轉換的主程序(main)約有13條，將在本版PIC系列專題的后期結合實驗板的編程器介紹。PIC系列單片機的其它專用寄存器，如TRISA、STATUS Bank等，本報在前幾期有關PIC單片機的文中均已介紹過。　　

成都　丁錦元

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