2020年01月03日 | 如何将PIC单片机的数据存储器RAM作为寄存器使用

pic单片机，想必大家都比较熟悉。其中，pic单片机简介、pic单片机优势以及pic单片机不足等内容，皆是入门级知识。本文将向大家介绍pic单片机的高级应用——将pic单片机的数据存储器RAM用作寄存器，本文存在一定难度，望大家用心研读。

PIC16C5X把数据存储器RAM都当作寄存器来使用以使寻址简单明洁，它们功能上可分为操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和特殊功用寄存器。它们的组织结构如下图所示：这些寄存器用代号F0～F79来表示。F0～F4是操作寄存器，F5-F7是I /O寄存器，其余为通用寄存器。特殊功用寄存器地址对用户不透明。

一、操作寄存器

1、F0间址寄存器

寻址F0实际上意味着间址寻址。实际地址为寄存器选择寄存器F4的内容。

例： MOVLW 10

MOVWF　 f4　　　 ;10→f4

MOVLW　 55

MOVWF　 f0　　　 ;55→f10

2、F1实时时钟/计数寄存器（RTCC）

此寄存器是一个8位计数器。和其他寄存器一样可由程序进行读写操作。它用于对外加在RTCC引脚上的脉冲计数，或对内部时钟计数（起定时器作用）。

上图中可看出RTCC工作状态由OPTION寄存器控制，其中OPTION寄存器的RTS位用来选择RTCC的计数信号源，当RTS为“1”时，信号源为内部时钟，RTS为“0”时，信号源为来自RTCC引脚的外部信号。OPTION寄存器的PSA位控制预分频器（Prescaler）分配对象，当PSA位为“1”，8位可编程预分配给RTCC，即外部或内部信号经过预分频器分频后再输出给RTCC。预分频器的分频比率由OPTION内的PS0～PS2决定。这时涉及写f1（RTCC）寄存器的指令均同时将预分频器清零。但要注意OPTION寄存器内容仍保持不变，即分配对象、分频比率等均不变。OPTION的RTE位用于选择外部计数脉冲触发沿。当RTE为“1”时为下降沿触发，为“0”时为上升沿触发。

RTCC计数器采用递增方式计数，当计数至FFH时，在下一个计数发生后，将自动复零，重新开始计数，以此一直循环下去。RTCC对其输入脉冲信号的响应延迟时间为2个机器周期，不论输入脉冲是内部时钟、外部信号或是预分频器的输出。

RTCC对外部信号的采样周期为2个振荡周期。因此当不用预分频器时，外加在RTCC引脚上的脉冲宽度不得小于2个振荡周期，即1/2指令周期。同理，当使用预分频器时，预分频器的输出脉冲周期不得小于指令周期，因此预分频器最大输入频率可达N.fosc/4，N为预分频器的分频比，但不得大于50MHz。

当RTCC使用内部时钟信号时，如果没有预分频器，则RTCC值随指令节拍增1。 当一个值写入RTCC时，接下来的二个指令节拍RTCC的值不会改变，从第三个指令节拍才开始递增，见下图。

应注意的是尽管PIC对外部加于RTCC信号端上的信号宽度没有很严格的要求，但是如果高电平或低电平的维持时间太短，也有可能使RTCC检测不到这个信号。一般要求信号宽度要大于是10nS。

3、F2程序计数器（PC）

程序计数器PC可寻址最多2K的程序存储器。下表列出了PIC16C5X各种型号的PC长度和堆栈的长度。

单片机一复位（RESET），F2的值全置为“1”。除非执行地址跳转指令，否则当执行一条指令后，F2（PC）值会动加1指向下一条指令。

下面这些指令可能改变PC的值：

a、“GOTO”指令。它可以直接写（改变）PC的低9位。对于PIC16C56/57/58，状态寄存器F3的PA1、PAO两位将置入PC的最高二位。所示“GOTO”指令可以跳转到程序存储器的任何地方。

b、“CALL”指令。它可以直接写PC 低8位，同时将PC的第9位清零。对于PIC16C56/57/58，状态寄存器F3的PA1、PAO两位将置入PC的最高二位（第10、11位）。

c、“RETLW”指令。它把栈项（堆栈1）的值写入PC。

d、“MOVWF F2”指令。它把W寄存器的内容置入PC。

e、“ADDWF F2”指令。它把PC值加1后再和W寄存器的值相加，结果写入PC。

在以上b、d和e中，PC的第9位总是被清为零。所以用这三条指令来产生程序跳转时，要把子程序或分支程序放在每页的上部地址（分别为000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF）。

4、F3状态寄存器（STATUS）

F3包含了ALU的算术状态、RESET状态、程序存储器页面地址等。F3中除PD和TO两位外，其他的位都可由指令来设置或清零。注意，当你执行一条欲改变F3 寄存器的指令后，F3中的情况可能出乎你的意料。

例：CLRF F3 ;清F3为零

你得到的结果是F3=000UU100（U为未变）而不是想像中的全零。UU两位是PD和TO，它们维持不变，而2位由于清零操作被置成“1”。所以如果你要想改变F3的内容，建议你使用BCF、BSF和MOVWF这三条指令，因为它们的执行不影响其他状态位。

例：MOVLW 0;0→W

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

有关各条指令对状态位的影响请看第二章介绍。

在加法运算（ADDWF）时，C是进位位。在减法运算（SUBWF）时，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：运算结果为负

例：MOVLW 1 ;1→W

MOVWF F10 ;F10=1

CLRW ;W=0

SUBWF F10 ;F10-W=1-0=1→F10

C=1：运算结果为正

PD和TO两位可用来判断RESET的原因。例如判断RESET是由芯片上电引起的，或是由看门狗WDT计时溢出引起的，或是复位端加低电平引起的，或是由WDT唤醒SLEEP引起的。

表1.4列出了影响TO、PD位的事件。表1.5列出了在各种RESET后的TO、PD位状态。

判断RESET从何处引起有时是很必要的。例如在对系统初始化时，经常需判断这次复位是否是上电引起的。如果不是上电复位，则不再进行初始化。

页面选择位PA1、PA0的作用前面已描述过，RESET时清PA0-PA2位为零，所以复位后程序区页面自动选择在0页。

5、F4 寄存器选择寄存器（FSR）

a、 PIC16C52/54/55/56

F4的0-4位在间接寻址中用来选择32个数据寄存器。5-7位为只读位，并恒为1。请参考F0寄存器描述。

b、PIC16C57/58

FSR《6:5》位用来选择当前数据寄存器体（Bank）。PIC16C57有80个数据寄存器，如图1.4所示。80个寄存器分为4个体（Bank0～Bank3），每个体的低16个寄存器的物理位置是相同的（参考§1.5.3通用寄存器的描述）。当FSR的第4位为“1”时，则要根据FSR《6:5》位来选择某个寄存器体中的某一个高16的寄存器。

注意：当芯片上电复位时，FSR《6:5》是不定的，所以它可能指向任何一个Bank。而其他复位则保持原来的值不变。

二、I/O 寄存器

PIC16C52/54/56/58有二个I/O口RA、RB（F5、F6），PIC16C55/57有三个I/O口RA、RB、RC（F5、F6、F7）。与其它寄存器一样，它们皆可由指令来读写。它们是可编程双向I/O口，可由程序来编程确定每一根I/O端的输入/输出状态。

RESET后所有的I/O口都置成输入态（等于高阻态），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位永远定义为“0”。

2、F6（B口）

8位I/O口寄存器。

3、F7（C口）

对于PIC16C55/PIC16C57，它是一个8位I/O口寄存器。

对于PIC16C54/56/58，它是一个通用寄存器。

§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（无须体选择即可寻址）。

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用来存放两操作数指令中的第二个操作数，或用以进行内部数据传送。算术逻辑单元ALU把W和寄存器连接起来，ALU的运算结果通过总据总线可以送到W保存。

2、I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）

TRISA、TRISB、TRISC分别对应I/O口A、B、C。其中TRISA只有4位，和A口对应。执行“TRIS f”指令可把W的值置入I/O控制寄存器，以此来定义各I/O端的输入/输出态。当写入“1”时，将相应的I/O端置成输入态（高阻态），当写入“0”，则将相应的I/O端置成输出态。I/O控制寄存器都是只写寄存器，在RESET后自动置为全“1”，即所有I/O口都为输入态。

3、预设倍数/RTCC选择寄存器（OPTION）

OPTION可用于：

a、定义预分频器的预分频参数。

b、分配预分频器（Prescaler）给RTCC或WDT。注意预分频器只能分配给RTCC或WDT其中之一使用，不能同时分配。

c、定义RTCC的信号源。

d、定义RTCC信号源的触发沿（上升沿触发或下降沿触发）。

当预分频器分配给RTCC后，所有写RTCC寄存器的指令如CLRF 1、MOVWF 1等都会清除预分频器。同理，分配给WDT时，诸如CLRWDT和SLEEP指令将清除预分频器里已有的值使其归零。

通过执行“OPTION”指令可将W值置入OPTIOW寄存器，RESET后OPTION被置成全“1”。