PIC16C5X指令集及程序设计技巧.docx

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PIC16C5X指令集及程序设计技巧

第二章PIC16C5X指令集及程序设计技巧

第一节PIC16C5X指令概述

§2.1PIC165X指令概述

    PIC16C5X每条指令长12位，指令由操作码和操作数组成。

PIC16C5X共有33条指令，按操作分成三大类：

        1.面向字节操作类

        2.面向位操作类

        3.常数操作和控制操作类

    全部指令如表2.1所示。

第二节PIC16C5X指令寻址方式

§2.2PIC16C5X指令寻址方式

    PIC16C5X单片机寻址方式根据操作数的来源，可分为寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址四种。

    一、寄存器间接寻址

    这种寻址方式通过寄存器F0、F4来实现。

实际的寄存器地址放在F4中，通过F0来进行间接寻址。

例：

MOVLW05H;W=5

    MOVWF4;W（=5）→F4

    MOVLW55H;W=55H

    MOVWF0;W（=55H）→F5

    上面这段程序把55H送入F5寄存器。

间址寻址方式主要用于编写查表、写表程序，非常方便。

请参考§2.7程序设计技巧。

    二、立即数寻址

    这种方式就是操作数为立即数，可直接从指令中获取。

　例：

　MOVLW16H;16H→W

    三、直接寻址

    这种方式是对任何一寄存器直接寻址访问。

对16C52/54/55/56来说，寄存器地址（5位）直接包括在指令中。

对PIC16C57，寄存器地址中高2位由（选Bank）由FSR<6:

5>二位决定。

例：

MOVWF8;W→F8寄存器

    MOVF8，W;F8→W

    四、位寻址

    这种寻址方式是对寄存器中的任一位（bit）进行操作。

例：

BSF11，0;把F11的第0位置为"1"。

第三节面向字节操作类指令

§2.3面向字节操作类指令

    这类指令共有18条，包括有数据传送、算术和逻辑运算、数据移位和交换等操作。

它们的操作都是在W数据寄存器f之间进行，其指令码结构为：

    高6位是指令操作码。

第6位d是方向位。

d=1，则操作结果存入f（数据寄存器），d=0，则操作结果存入W。

低5位是数据寄存器地址，可选中32个寄存器。

对于PIC16C57，则还要参考寄存器体选择器F4的bit5或bit6来选择存入哪一个寄存器体（bank0－bank3）。

表2.1PIC16C5X指令集

注：

（1）除GOTO指令外，任何有关写PC（F2）的指令（例如CALL、MOVWF2）都将会把PC寄存器的第9位清零。

（2）若对I/O口寄存器进行操作，如"SUBWF6，1"，则使用的F6的值是当前B口上的状态值，而非B口输出锁存器里的值。

    （3）指令"TRISf"（f=5、6或7）将W寄存器中的内容写入f的I/O口控制寄存器中：

"1"关断对应端口的输出缓冲器，使其为高阻状态。

    （4）当预分频器分配给RTCC后，任何对RTCC寄存器（F1）写操作的指令都将使预分频器（Prescaler）清零。

第四节面向位操作指令

§2.4面向位操作指令

    这类指令共有4条，指令码基本结构为：

高4位是操作码。

bit5－bit7是位地址（可寻址8个位），bito－bit4是寄存器地址。

第五节常数和控制操作类指令

§2.5常数和控制操作类指令

    这类指令共有11条，其指令码结构为：

高4位是操作码，低8位是常数K。

高4位是操作码。

bit5－bit7是位地址（可寻址8个位），bito－bit4是寄存器地址。

第六节特殊指令助记符

§2.6特殊指令助记符

    PIC16C5X的一些指令还可以用容易记忆的助记符来表示。

PIC15C5X的汇编程序PICASM可以认识这些助记符，在汇编时会将其转译成相应的PIC16C5X基本指令。

    例如指令"BCF3，0"（清零C）也可以写成CLRC，"BSF3，0"（置C=1）也可写成SETC等。

    表2.2列出了这些助记符及其相对应的PIC165X指令。

在后面的例子里，你将看到程序中使用了很多的特殊指令助记符。

特殊指令助记符容易记忆。

使用它程序可读性也较好。

但这取决于每个人的习惯，你可以只使用一部分你认为好记的助记符，甚至只用基本的指令助记符而不用特殊指令助记符来编写程序。

第七节PIC16C5X程序设计基础

§2.7PIC16C5X程序设计基础

    上面我们已经详细介绍了PIC16C5X的每条指令。

现在我们来总结一下它们的几个特点：

    1、各寄存器的每一个位都可单独地被置位、清零或测试，无须通过间接比较，可节省执行时间和程序地址空间。

    2、操作寄存器（F1－F7）的使用方法和通用寄存器的方法完全一样，即和通用寄存器一样看待。

这样使程序执行和地址空间都简化很多。

    3、对于跨页面的CALL和GOTO操作，要事先设置F3中的页面地址位PA1、PA0，对于CALL来说，子程序返回后还要将F3的PA1、PAO恢复到本页面地址。

§2.7.1程序的基本格式

    先介绍二条伪指令：

    （a）EQU──标号赋值伪指令（b）ORG──地址定义伪指令

    PIC16C5X一旦RESET后指令计数器PC被置为全"1"，所以PIC16C5X几种型号芯片的复位地址为：

    一般说来，PIC的源程序并没有要求统一的格式，大家可以根据自己的风格来编写。

但这里我们推荐一种清晰明了的格式供参考。

§2.7.2程序设计基础

    一、设置I/O口的输入/输出方向

    PIC16C5X的I/O口皆为双向可编程，即每一根I/O端线都可分别单独地由程序设置为输入或输出。

这个过程由写I/O控制寄存器TRISf来实现，写入值为"1"，则为输入；写入值为"0"，则为输出。

三、比较二个寄存器的大小

    要比较二个寄存器的大小，可以将它们做减法运算，然后根据状态位C来判断。

注意，相减的结果放入W，则不会影响二寄存器原有的值。

    例如F8和F9二个寄存器要比较大小：

四、循环ｎ次的程序

    如果要使某段程序循环执行ｎ次，可以用一个寄存器作计数器。

下例以F10做计数器，使程序循环8次。

五、"IF......THEN......"格式的程序

    下面以"IFX=YTHENGOTONEXT"格式为例。

六、"FOR......NEXT"格式的程序

    "FOR......NEXT"程序使循环在某个范围内进行。

下例是"FORX=0TO5"格式的程序。

F10放X的初值，F11放X的终值。

七、"DOWHILE.........END"格式的程序

    "DOWHILE.........END"程序是在符合条件下执行循环。

下例是"DOWHILEX=1"格式的程序。

F10放X的值。

八、查表程序

    查表是程序中经常用到的一种操作。

下例是将十进制0~9转换成7段LED数字显示值。

若以B口的RB0~RB6来驱动LED的a~g线段，则有如下关系：

设LED为共阳，则0－9数字对应的线段值如下表：

    PIC的查表程序可以利用子程序带值返回的特点来实现。

具体是在主程序中先取表数据地址放入W，接着调用子程序，子程序的第一条指令将W置入PC，则程序跳到数据地址的地方，再由"RETLW"指令将数据放入W返回到主程序.

九、"READ......DATA，RESTORE"格式程序

    "READ......DATA"程序是每次读取数据表的一个数据，然后将数据指针加1，准备下一次取下一个数据。

下例程序中以F10被数据表起始地址，F11做数据指针。

十、延时程序

    如果延时时间较短，可以让程序简单地连续执行几条空操作指令"NOP"。

如果延时时间长，可以用循环来实现。

下例以F10计算，使循环重复执行100次。

    延时程序中计算指令执行的时间和即为延时时间。

如果使用4MH振荡，则每个指令周期为1uS。

所以单周期指令执行时间为1uS，双周期指令为2uS。

在上例的LOOP循环延时时间即为：

（1+2）*100+2=302（uS）。

在循环中插入空操作指令即可延长延时时间：

延时时间=（1+1+1+1+2）*100+2=602（US）。

用几个循环嵌套的方式可以大大延长延时时间。

如下例用2个循环来做延时。

延时时间=[（1+2）*6+2+]+1+2+1+1+*100+2=5502（US）

十一、RTCC计数器的使用

    RTCC是一个脉冲计数器，它的计数脉冲有二个来源，一个是从RTCC引脚输入的外部信号，一个是内部的指令时钟信号。

可以用程序来选择其中一个信号源做为输入。

RTCC可被程序用作计时之用：

程序读取RTCC寄存器值以计算时间。

当RTCC作为内部计时器使用时需将RTCC管腿接ＶDD或ＶSS，以减少干扰和耗电流。

下例程序以RTCC做延时。

    这个延时程序中，每过256个指令周期RTCC寄存器增1（Prescaler=1：

256），设芯片使用4MHz振荡，则：

    延时时间=256*256=65536（US）

    RTCC是自振式的，在它计数时，程序可以去做别的事，只要隔一段时间去读取它，检测它的计数值即可。

所以用RTCC做延时，在延时期间，程序还可以做别的事。

这是一般用软件来延时做不到的。

十二、寄存器体（Bank）的寻址

    对于PIC16C52/54/55/56，寄存器有32个，只有一个体（bank），故不存在体寻址问题，对于PIC16C57来说，寄存器则有80个，分为4个体（bank0-bank3）。

在§1.5.1中对F4（FSR）的叙述中已有提及。

F4的bit6和bit5是寄存器体寻址位，其对应关系如下：

当芯片RESET后，F4的bit6、bit5都被清零，所以是指向Bank0。

    下面的例子对Bank1和Bank2的30H及50H寄存器写入数据。

    从上例中我们看到，对某一体（Bank）中的寄存器进行读写，首先要先对F4中的体寻址位进行操作。

当然，芯片RESET后自动选择Bank0（bit6=0、bits=0），所以如果复位后读写，不需对PA1和PA0再操作。

只有当对Banko以外的寄存器体读写，才需先置PA1和PA0为相应的值。

    注意，在例子中对30H寄存器（Bank1）和50H寄存器（Bank2）写数时，用的指令"MOVWF10H"中寄存器地址写的都是"10H"，而不是读者预期的"MOVWF30H"和"MOVWF50H"，为什么?

    让我们回顾一下指令表。

在PIC16C5X的所有有关到寄存器的指令码中，寄存寻址位都只占5个位：

fffff，因而只能寻址32个（00H－1FH）寄存器。

所以要选址80个寄存器，还要再用二位体选址位PA1和PA0。

当我们设置好体寻址位PA1和PA0，使之指向一个Bank，那么指令"MOVWF　10H"就是将W内容置入这个Bank中的相应寄存器内（10H、30H、50H或70H）。

    有些用户第一次接触体选址的概念，难免理解上有出入，下面是一个例子：

    以为"MOVWF　30H"一定能把W置入30H，"MOVWF　50H"一定能把W置入50H，这是错误的。

因为这两条指令的实际效果是"MOVWF　10H"，原因上面已经说明过了。

所以例2这段程序实际上的效果是：

1、55H→10H寄存器；2、66H→10H寄存器。

最后结果是F10H=66H，而真正的F30H和F50H并没有被操作到。

    讲到这，也许还是有些读者对体寻址感到很麻烦。

那么下面我们给出一个建议和例子。

    建议：

为使体选址的程序清晰明了（对别人和对自己），建议多用名称定义符来写程序，则不易混淆。

    例3：

假设在程序中用到Bank0、Bank1和Bank2的几个寄存器如下：

程序这样书写，相信体选址就不容易错了。

十三、程序跨页面跳转和调用

    在§1.4"程序存贮器"，我们已经谈了PIC16C5X的程序存贮区的页面概念和F3寄存器中的页面选址位PA1和PA0两位。

下面我们来看实例。

    1、"GOTO"跨页面

    2、"CALL"跨页面

注意：

程序为跨页CALL而设了页面地址，从子程序返回后一定要恢复原来的页面地址。

    3、程序跨页跳转和调用的编写

    读者看到这里，一定要问：

我写源程序（.ASM）时，并不去注意每条指令的存放地址，我怎么知道这个GOTO是要跨页面的，那个CALL是需跨页面的？

    问得好！

的确，你开始写源程序时并不知道何时会发生跨页面跳转或调用，不过当你将源程序用MPASM汇编时，它会告诉你。

当汇编结果显示出：

×××（地址）"GOTO　out　of　Range"

×××（地址）"CALL　out　of　Range"

    这表明你的程序发生了跨页面的跳转和调用，而你的程序中在这些跨页GOTO和CALL之前还未设置好相应的页面地址。

这时你应该查看汇编生成的.Lst文件，找到这些GOTO和CALL，并查看它们要跳转去的地址处在什么页面，然后再回到源程序（.ASM）做必要的修改。

一直到你的源程序汇编通过（0　Errors　and　Warnnings）。

4、程序页面的连接

    程序4个页面连接处应该做一些处理。

一般建议采用下面的格式：

即在进入另一个页面后，马上设置相应的页面地址位（PA1、PA0）。

页面处理是PIC16C5X编程中最麻烦的部分，不过并不难。

只要做了一次实际的编程练习后，就能掌握了。