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第五节:数据存储器

 

 

     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。它们的组织结构如图1.4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。

§1.5.1 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(参见§1.5.4),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。响应时序见图1.6。

    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。表1.3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)

    如图1.7所示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。
具体程序技巧请参阅§2.7.2程序设计基础的描述。


§1.5.2 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。控制方法见§1.8节。
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。
请参考图1.4。对寄存器体Bank的寻址请参阅F4寄存器描述和第四章的实例。

§1.5.4 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)。

图1.8显示了OPTION各位的意义。
    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"。

例:MOVLW 07H ;W=7
OPTION ;7→OPTION ;预分频器(1:256)分配给RTCC。RTCC信号源为内 部指令时钟周期。

 

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