PIC系列单片机数据存储器的特点和功能

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PIC系列单片机数据存储器的特点和功能
PIC系列单片机品种虽多，但各产品内部硬件资源的数据存储器设置仍是很有规律的。笔者以PIC16C71A和PIC16C63/65/65A两个品种为实例，查看它们片内数据存储器的结构，找出它们的特点并说明某些寄存器的主要功能，以供用户快速编程。表1和表2分别是PIC16C71A和PIC16C63/65/65A产品片内数据存储器的资源表，其它系列产品的片内数据存储器结构的资源与表1、表2资源都很相似，其差别仅仅是片内功能部件的种类和数量不同(PIC16C57/58单片机有4个存储体)。笔者从下述几个方面介绍表1和表2的特点和主要功能。 　　1 统一编址　PIC系列单片机各类数据存储器都是以寄存器方式工作和寻址的。专用寄存器包括了定时寄存器TMRO、选择寄存器OPTION(又称为项选寄存器)、程序计数器PCL、状态寄存器STATUS、间接寻址寄存器INDF和FSR、端口I/O寄存器(如PORTA、PORTB…)和相对应的端口I/O控制寄存器(又称为端口I/O数据方向寄存器，如TRIAS、TRISB…)、保持寄存器PCLATH和中断控制寄存器INTCON等。上述的专用寄存器都是PIC16C63/65/65A和PIC16C71A共同有的，它们不仅是寄存器名称、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单片机，如PIC16C62/62A/64/64A、PIC16C71/72/73/73A/74/74A、PIC16C8X……它们的专用寄存器名称凡是与以上相同者其地址也完全与上述相同，可见尽管PIC系列单片机品种多，但掌握它们的规律后，学习是不难的。
　　 型号不同的PIC单片机，其数据存储器的内部资源仅仅是功能种类和多少的不同。如PIC16C71A型，其引脚为18脚，主要功能是带有8位的A/D转换部件，有4个A/D通道模拟输入，所以在表1中与其A/D转换部件有关的专用寄存器ADRES(用于存放A/D转换的数值结果)、A/D控制寄存器ADCON0(用于控制A/D转换器的操作)和A/D控制寄存器ADCON1(用于控制选择A/D引脚的功能)等。对PIC16C65/65A型，其引脚是40脚的，其功能比PIC16C71A单片机强，因而数据存储器表2中的专用寄存器的种类就比表1的增加了很多。
　　 专用寄存器的每个寄存单元都有相对应的固定用途，它们可分成两类：一类用于供CPU操作(如INDF和FSR、STATUS、PCL……)；另一类用于控制外围功能芯片的操作
学习PIC单片机数据存储器时，不仅要了解各寄存器单元的功能，而且还应在编制程序时会调用它们完成编程目的。下面笔者将以编程实例说明它们的用途。
　　 2 间接寻址寄存器INDF和FSR　位于PIC单片机数据存储器的最顶端、地址00单元（地址码最小）的间接寻址寄存器INDF是一个空的寄存器。它只有地址码，在物理上不是一个真正的寄存器。它的功能常常与寄存器FSR（又称寄存器选择寄存器）配合工作，实现间接寻址目的。初学专用寄存器INDF和FSR时，记住下述的逻辑关系对编程是有帮助的：使用寄存器INDF的任何指令，在逻辑上都是对寄存器FSR所指向的RAM进行访问，即对INDF（本身）进行间接寻址（访问），读出的应是FSR内容。以下的一个简单程序是用间接寻址方式清除RAM地址20h～2Fh单元寄存器内容的实例。
　　 MOVLW 0x20 ；20h→w，对指向RAM单元的指针
　　　　　　　　　 ；初始化
　　 MOVWF FSR ；20h→FSR，FSR指向RAM
LOOP CLRF INDF ；清除INDF，即清除FSR内容所指
　　　　　　　　 ；向的单元20h→2Fh
　　 INCF 　 FSR ；（指针）FSR内容加1
　　 BTFSS FSR，4；判别（指令）FSR的D3位，若为零
　　　　　　　　　；执行下条循环指令；若为1间跳
　　　　　　　　　；执行。
GOTO LOOP；跳转到LOOP（循环）
CONTINUE…　　　 ；已完成功能，继续执行程序
　　由上述指令看出，因寄存器INDF和FSR的配合工作，达到了对RAM地址20h～2Fh的寄存器清零目的。由于完成上述功能的指令数很少，这就会简化指令系统，使PIC单片机的指令集得以精简。
　　说明：上述各条指令易于看懂，所以无需再复述，但其中的一条判别指令“BTFSS FSR，4”比较关键。该条指令是保证题设中要选择RAM地址单元上限值2Fh时，其对应的二进制数为00101111B，此时FSR的第4位恰为1。所以上述指令中用了一条判断指令；BTFSS FSR，4，判断FSR的D3位值是否为1，若不为1而为0，则执行下条循环指令GOTO LOOP，使FSR中的地址不断加1，直到寄存器FSR的D3位为1时，这时它的内容代表的RAM地址恰为2Fh。
　　由此可见，学习PIC单片机数据存储器中的专用寄存器时，不必要对每个产品的专用寄存器进行学习，只需先学习它们的共同点，然后选中一个产品型号的专用寄存进行详细分析，有条件时进行必要的相关指令操作，就能完全掌握单片机技术。
A/D转换寄存器　这里摘录一段笔者从网上下载的用PIC16F877单片机芯片(带Flash存储器的)完成有关A/D转换的源程序部分指令，并用它说明有关A/D转换寄存器在指令中的用法。这里先引用部分源程序，源程序中的注释是笔者按照指令在程序中的作用所加的注释(不是某条指令的直接功能)，这是初学者读以下指令时应注意的。A/D转换器部分源程序清单如下：
DEMO　877 ASM
List　P=16F877
org 　　0x00　　　 ；复位向量
NOP　　　　　　　 ；空操作
Start Banksel PORTC　　 ；选择PORTC所在
；数据存储器的存储
；体(实为Bank0)
CLRF 　 PORTC　 ；对RC口清零
MOVLW B′01000001′ ；A/D转换时钟选
；择FOSC/8，打开
； A/D转换器
MOVWF ADCON0　 ；设定了A/D转换
；操作部分参数
Banksel OPTION_REG ；选择OPTION所在
；数据存储器的存储　　　　　　　　　　　 ；体(实为Bank1)
MOVLW B′10000111′ ；设置预分频器TM
； R0，分频率1∶256
MOVWF OPTION　　 ；完成上条指令设置
CLRF 　TRISC　　 ；设定RC口(8位)
；为输出
MOVLW B′0001110′　 ；选中模拟量通道1
；(RA1/AN1)
MOVWF ADCON1　 ；模拟基准电压
VREF为芯片电源电压，选择通道1(RA1/AN1)完成
main …
要阅读上述的指令，读者还需了解以下必要的补充知识。
     (1)关于用PIC16F877单片机作A/D转换器。PIC16F877单片机是具有多通道模拟量输入的8位A/D转换器。上述的源程序是利用该PIC产品作A/D转换的一种实验程序，其实验目的是用PIC16F877单片机来实现一个通道的8位A/D转换，并将转换结果以二进制形式经RC口输出再由LED显示。实验的电路原理如附图(笔者根据源程序而绘出的PIC16F877A/D转换硬件电路图)所示。
      (2)编制与A/D转换器有关的专用寄存器指令。要读懂上述的源程序，应根据以下的线索：1)把握源程序的编写惯例；2)选择RC口和对它清零；3)给A/D控制寄存器ADCON0的各位置数，达到A/D转换时选择A/D位的采样时间，即注释中的A/D时钟选择；4)选择专用寄存器Option并给它各位置数，达到选择预分频器TMR0和确定其分频率(1∶256)；5)设定RC口为输出，以保证LED显示；6)给A/D控制器ADCON1的各位置数，以确定PIC16F877单片机的RA1口为模拟量的输入通道。并选中芯片电源作基准电压。读者若需深入了解A/D控制寄存器ADCON0和ADCON1的各位详细功能，请参看有关PIC单片机书籍的详细介绍。
A/D转换的主程序(main)约有13条，将在本版PIC系列专题的后期结合实验板的编程器介绍。PIC系列单片机的其它专用寄存器，如TRISA、STATUS Bank等，本报在前几期有关PIC单片机的文中均已介绍过。
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