PIC单片机人机接口模块元器件选择分析

PIC单片机人机接口模块元器件选择说明:　 

（1）芯片引脚。

　　12～20根为PIC16C5X的双向可独立编程I／O口，每根I／O口都可由程序来编程决定其输入/输出方向。PIC16C5X有5种型号，如表1所示

　　表一  PIC16C5X管脚

　　PIC16C5X管脚图如图1所示

　　图1  PIC16C5X管脚图

　　各引脚的功能描述如表2所示

　　表2  各引脚的功能

　　（2）内部结构。

　　PIC16CSX在一个芯片上生成了一个8位算术逻辑单元ALU和工作寄存器W；384bit～2KB的12位程序存储器ROM；32～80个8行数据寄存器RAM；12～20个I／O口端：8位计数器及预分频器；时钟、复位及看门狗计数器等，内部结构如图2所示。

　　图2  PIC16C5X的内部结构

　　如图2所示，PIC16C5X有个特点，就是把数据存储器RAM当作寄存器来寻址以方便编程。寄存器组按功能分为两部分，即特殊寄存器组和通用寄存器组。特殊寄存器组包括实时钟计数器RTCC、程序计数器PC、状态寄存器Status、I／O口寄存器以及存储体选择寄存器FSR。
PIC总线结构采取数据线（8位）和指令线（2位）独立分离的哈佛（Harvard）结构，这样可使单片机的指令速度得到提高。当一条指令在ALU中执行时，下一条指令己经被取出放到指令寄存器等待执行了。算术逻辑单元ALU和工作寄存器（W）承担算术逻辑操作任务。

　　PIC16C5X提供二级堆栈（Stack），所以子程序调用只有两层，使用时一定要注意这点，否则程序运行时将失去控制。PICIGC5X内部有384bit～2KB的只读程序存储器，下面介绍其结构和堆栈，PICIGC5X程序存储器结构如图3所示。

　　图3  PIC16C5X程序存储器结构

　　从图3可以看出，PIC程序存储器采用分页结构，每页长0.5KB，因此PIC16C52程序存储器在1页之内，而PIC16C54和PICISC55程序存储器容量为1页，PICI6C56和PICI6C57的容量则分别为2页和4页。页面地址由状态寄存器B的第5位和第6位（PA0、PA1）确定。

　　程序转移时，在本页内可直接进行，在需跨页跳转时（GOTO、CALL指令），则必须根据将要跳转去的页面，把f3中的PA0、PA1位置成相应的值。

　　（3）相关指令。

　　堆栈PICIGC5X设有两层堆栈，堆栈1和堆栈2，供子程序调用。涉及堆栈操作的指令有两条。

　　①CALL。

　　在主程序中第一次执行CALL指令时，将PC值加1后推入堆栈1，堆栈1原有的内容则被推入堆栈2中。这时子程序中还可再做一次子程序嵌套，即再执行一次CALL指令。如果子程序调用多于二层时，堆栈中只存放最近的两个返回地址。

　　当执行一条CALL指令时，状态寄存器F3中将页面寻址位PA1、PA0置入PC的最高两位（第11位和第10位），而PC的第9位总是被置为0，如图4所示。

图4  PC值对应图

　　这意味着在PIC16C5X中，子程序起始地址只能放在每个程序存储页面的上半页，即低地址的那一半（000～0FF、200～2FF、400～4FF、600～6FF）。

　　调用子程序前必须先把F3中的PA0、PA1设置成该子程序所在的页面地址，返回后再将其恢复成当前的页面值，但如果这时子程序是在同一页面，则可省去这一过程。

　　②RETLW。

　　该指令把堆栈1的值写入PC，同时还把堆栈2的值拷贝到堆栈1去。子程序总是返回到调用它时所在的位置，不管它处在什么页面，也不管F3寄存器中的PA0、PA1此时指在什么页面。

　　但是执行RETLW（子程序返回）指令并不会改变F3中PA0、PA1的值，所以当从一次跨页面的子程序调用返回时，不要忘了恢复F3中原先PA0和PA1值。

　　由于堆栈和PC的宽度是相同的，所以可以在程序的任何位置执行一条CALL指令来调用子程序。但是对于跨页面的调用，要小心处理B中的页面地址位PA0和PA1。