|
美國(guó)微芯科技公司的PICmicro單片機(jī)和其他單片機(jī)相比,在硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)中采用了很多獨(dú)有的設(shè)計(jì)。
PIC系列單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)精練;采用哈佛總線結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和指令總線分離;選址方式簡(jiǎn)單。
PIC16F87x系列單片機(jī)是PIC16系列子系列,是中間檔次產(chǎn)品。PIC系列與其他單片機(jī)相比,讓人印象最深的特點(diǎn)可能要屬其內(nèi)存的分頁(yè)結(jié)構(gòu),有很多習(xí)慣了其他單片機(jī)編程的人認(rèn)為PIC單片機(jī)的內(nèi)存分頁(yè)帶來(lái)很多不便。本文介紹在PIC1687x系列單片機(jī)中,根據(jù)數(shù)據(jù)變量的訪問(wèn)特性安排其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的位置的方法及其中斷編程,從一方面說(shuō)明內(nèi)存的規(guī)劃對(duì)編程的影響。
1 PIC16F87x單片機(jī)存儲(chǔ)器特點(diǎn)
PIC16F87x單片機(jī)采用哈佛總線結(jié)構(gòu),程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別有自己的總線。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被分成4個(gè)頁(yè)(BANK),每個(gè)頁(yè)大小為128字節(jié),RP1和RP0位可以用來(lái)進(jìn)行頁(yè)選擇。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為通用寄存器和特殊功能寄存器。
特殊功能寄存器是通過(guò)CPU和外圍模塊來(lái)控制單片機(jī)運(yùn)行的寄存器。特殊功能寄存器分成兩類(lèi)：一類(lèi)是與核心功能有關(guān)的特殊寄存器,如狀態(tài)寄存器(STATUS)、FSR等;另一類(lèi)是與外圍特性有關(guān)的外設(shè)寄存器。通用寄存器文件可以通過(guò)文件寄存器直接訪問(wèn),一般給用戶(hù)系統(tǒng)用作變量存儲(chǔ)。
特殊功能寄存器在每個(gè)頁(yè)靠前的位置,有部分特殊功能寄存器(如STATUS)在每個(gè)頁(yè)中都有,但其實(shí)共享一個(gè)物理存儲(chǔ),在PIC16F876/877中BANK0～ BANK3的后16個(gè)字節(jié)的通用寄存器也共享一個(gè)物理存儲(chǔ)。在PIC16F874/873中通用寄存器也有類(lèi)似的安排�？梢�(jiàn)廠家在設(shè)計(jì)安排這些存儲(chǔ)器時(shí)已經(jīng)考慮根據(jù)它們的訪問(wèn)特性安排其物理存儲(chǔ)位置。
PIC16F87x系列單片機(jī)所有寄存器有兩種訪問(wèn)方式,即直接尋址訪問(wèn)和間接尋址訪問(wèn)。當(dāng)通過(guò)直接尋址訪問(wèn)時(shí),先設(shè)置狀態(tài)寄存器的RP1和RP0位進(jìn)行頁(yè)(BANK)選擇,每個(gè)頁(yè)內(nèi)具體偏移地址則由訪問(wèn)寄存器的指令給出。匯編代碼可以將頁(yè)選擇代碼寫(xiě)成宏,例如：
BANK0 MACRO ;選擇頁(yè)0
bcf STATUS,RP0
bcf STATUS,RP1
BANK1 MACRO ;選擇頁(yè)1
bsf STATUS,RP0
bcf STATUS,RP1
ENDM
假如變量tempVar1是在Bank1：
CBLOCK 0xA0
tempVar1
……
ENDC
則訪問(wèn)tempVar1可以用：
BANK1 ;選擇TempVar1所在的頁(yè)
movwf tempVar1 ;將w內(nèi)容復(fù)制到tempVar1movwf
用上面?zhèn)鹘y(tǒng)的方法經(jīng)常要考慮當(dāng)前的變量是否與前面訪問(wèn)的處于同一個(gè)頁(yè)。如果不是在同一個(gè)頁(yè),則要進(jìn)行頁(yè)選擇;如果要進(jìn)行頁(yè)選擇,還要考慮決定調(diào)用BANK0還是BANK1、BANK2等。
當(dāng)然,單片機(jī)開(kāi)發(fā)人員也沒(méi)有必要每次訪問(wèn)變量時(shí)都要考慮變量是在那個(gè)頁(yè),MPASM 匯編語(yǔ)言提供偽指令BANKSEL可幫助完成頁(yè)選擇,如BANKSEL tempVar1。如果在訪問(wèn)變量時(shí)都用這個(gè)偽指令進(jìn)行頁(yè)選擇,則可以避免編程時(shí)考慮變量頁(yè)的問(wèn)題,但這無(wú)疑使程序的效率降低。
間接尋址訪問(wèn)寄存器是通過(guò)INDF和FSR寄存器。INDF不是物理上的寄存器,訪問(wèn)INDF寄存器導(dǎo)致間接尋址,所要訪問(wèn)的寄存器地址由FSR內(nèi)容給出。FSR是8位的,可以給出地址空間是256字節(jié),而頁(yè)大小是128字節(jié),所以間接尋址一樣存在頁(yè)選擇的問(wèn)題。但與直接訪問(wèn)的頁(yè)選擇機(jī)制不同,它是通過(guò)IRP一個(gè)位來(lái)進(jìn)行頁(yè)選擇的。當(dāng)然,這個(gè)時(shí)候所指的“頁(yè)”,應(yīng)該是256字節(jié)。
2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用規(guī)劃
在用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)中,與用高級(jí)語(yǔ)言一樣存在變量存儲(chǔ)特性問(wèn)題,如在c語(yǔ)言中有元素型的變量(如int、char等),也有集合型或結(jié)構(gòu)型的(如數(shù)組和結(jié)構(gòu)等)。類(lèi)似地,在匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)中一樣存在單個(gè)變量和塊類(lèi)型的變量,如運(yùn)算過(guò)程的臨時(shí)變量,RS232通信緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)指針、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等,這些是元素型變量;也有塊類(lèi)型的變量,如RS232通信的緩沖區(qū)等。一般元素型變量在代碼中出現(xiàn)頻繁,比較適合用直接尋址訪問(wèn)方式,而塊類(lèi)型變量在變量中的出現(xiàn)相對(duì)比較集中,比較適合用間接尋址訪問(wèn)方式。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用規(guī)劃的方法就是把變量分成元素類(lèi)型變量和塊類(lèi)型變量,將元素變量都定義在頁(yè)0(BANK0),而將緩沖區(qū)型的變量都放在其他頁(yè)(當(dāng)然,若BANK0有空間,也可將緩沖區(qū)變量定義在BANK0)。在訪問(wèn)元素變量時(shí),都用直接尋址,而對(duì)于塊類(lèi)型變量都采用間接尋址訪問(wèn)。這樣整個(gè)程序初始化時(shí)就可以將RP1:RP0位設(shè)置為00,即選擇BANK0,以后訪問(wèn)元素類(lèi)型變量都
不再進(jìn)行頁(yè)選擇。這樣程序開(kāi)發(fā)過(guò)程基本就不要考慮分頁(yè)的問(wèn)題,可以像MCS-51等其他系列的單片機(jī)一樣使用變量了。
當(dāng)然還有一部分特殊寄存器是定義在BANK2～BANK3之間的。對(duì)于訪問(wèn)這些非頁(yè)0內(nèi)的特殊寄存器,必須進(jìn)行頁(yè)選擇。訪問(wèn)完這些特殊寄存器,把頁(yè)選擇重新設(shè)置為BANK0,同時(shí)要注意在訪問(wèn)特殊寄存器過(guò)程中必須關(guān)閉中斷(這與中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)代碼實(shí)現(xiàn)有關(guān),參見(jiàn)下面中斷處理部分)。在PIC單片機(jī)中,一般只是把與設(shè)置相關(guān)或者與外圍相關(guān)的寄存器放在BANK1～BANK3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),除了在系統(tǒng)初始化部分代碼中,在其他地方訪問(wèn)這些特殊寄存器是很少見(jiàn)的。至于訪問(wèn)這些特殊寄存器時(shí)要關(guān)中斷,除了考慮下面保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的因素外,還有一個(gè)原因：這些特殊寄存器多是與外圍相關(guān)和中斷相關(guān)的,訪問(wèn)修改它們,從安全可靠角度也是應(yīng)該要先關(guān)閉中斷的。對(duì)于塊類(lèi)型變量,都統(tǒng)一使用間接選址訪問(wèn);對(duì)于PIC16F873/874芯片,其通用寄存器都在BANK0和BANK1中,如果使用間接選址,則初始化之后,也不存在設(shè)置IRP進(jìn)行頁(yè)選擇的問(wèn)題。對(duì)于876/877芯片,當(dāng)在訪問(wèn)BANK0～BANK1和BANK2～BANK3之間切換時(shí),還須正確設(shè)置IRP位。
3 中斷編程
中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)是中斷技術(shù)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于PIC16F87x單片機(jī),在進(jìn)入中斷服務(wù)程序期間,只有返回地址,即程序計(jì)數(shù)器PC的值被自動(dòng)壓入硬件堆棧;而在中斷處理程序中,一般必須像使用WReg、STATUS等寄存器一樣,在中斷處理程序開(kāi)始處,就備份這些寄存器的內(nèi)容,即進(jìn)行所謂的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。
PIC16F87x子系列單片機(jī)具備的中斷源多達(dá)14種,中斷矢量只有1個(gè),并且各個(gè)中斷源之間也沒(méi)有優(yōu)先級(jí)別之分,不具備非屏 |
66821730(技術(shù)支持)
