PIC16F877A单片机的基本功能模块

　　PIC16F877A单片机是MicroChip公司的中档产品，它采用14位的RISC指令系统，内部集成了A/D转换器、EEPROM、模拟比较器、带比较和捕捉功能的定时器／计数器、PWM输出，异步串行通信( USART)电路等。

　　1)．程序存储器和堆栈PIC16F877A单片机内部具有8K×14位的Flash程序存储器，程序存储器具有13位宽的程序计数器PCo程序存储器的地址范围为OOOOH—1FFFH。由程序计数器提供13条地址线进行单元选择，每个单元宽14位（即PIC16F877A的指令字节宽度为14位），能够存放一条PIC单片机系统指令。

　　在系统上电或其他复位情况下，程序计数器均从OOOOH地址单元开始工作。如果遇到调用子程序或系统发生事件中断时，将把当前程序断点处的地址送入8级×14位的堆栈区域进行保护。堆栈是一个独立的存储区域，在调用的子程序或中断服务程序执行完后，再恢复断点地址。通过14位程序总线，取出对应程序指令的机器码，送入指令寄存器，将组成的操作码和操作数进行有效分离。如果操作数为地址，则进入地址复用器；如果操作数为数据，则进入数据复用器。而操作码将在指令译码和控制单元中转化为相应的功能操作。

　　PIC的多数指令均是顺序执行，即使条件跳转也是隔行间接跳转。具有大范围转移功能的指令只有两条：无条件转移GOTO语句和调用子程序CALL语句。但它们受到2KB范围的约束。所以必须将整个程序存储器以2KB为单位进行分页。如下图所示，8KB程序存储器共分作4页，分别称为页0、页1、页2和页3。

　　PIC16F877A单片机的上电复位地址是OOOOH，中断入口地址是0004H，中断产生时PC指针会自动指向该地址。在进行中断应用时，特别是涉及多个中断同时打开时，必须要逐个对中断标志位( XXIF)进行判断。编程时，在0000H～0003H单元内要放置一条GOTO跳转指令，跳转到主程序，以避开0004H存储器单元。

　　2)．数据存储器PIC单片机的数据存储器与传统的MCS-51单片机一样，在配置结构上可分为通用寄存器和特殊功能寄存器两大类。数据存储器的每个存储单元除具备普通存储器功能之外，还能实现移位、置位、复位和位测试等通常只有寄存器才能完成的操作，功能非常强大。PIC16F877A单片机RAM数据存储器与程序存储器一样，在其51 2个地址空间( 000H—1FFH)进行类似区域划分，分为4个体( Bank)，从左到右分别记为体0、体1、体2和体3，每个“体”均为128×8位宽的存储单元。特殊功能寄存器安排在低位地址存储单元，通用寄存器在高位地址存储单元。下图是PIC16F877A的寄存器组映射图，对通用寄存器可以直接进行访问，也可以通过寄存器FSR间接访问。

　　通过比较可知，程序存储器的4等分区域采用串接方式排列，而数据存储器的4等分区域采用并接方式排列。

　　通用寄存器PIC16F877A单片机的通用寄存器扮演了其他单片机中的通用寄存器和片内RAM存储器的双重角色。

　　PIC16F877A单片机的通用寄存器主要分布在数据存储器RAM各体的下半部分区域，包括体O和体I区域各有96个单元(20H—7FH和AOH—FFH)及体2和体3区域各有1 12个单元(110H—17FH和190H～1FFH)。在体1、体2和体3的数据存储器RAM体内，分别存在一个映射的地址区域：FOH—FFH、170H—17FH和1FOH—1FFH。这些单元都是虚拟设计，本身的硬件结构并不存在，但它们的地址信息都可以索引（或映射）到体O中的高地址(70H—7FH)处的16个RAM单元。正是基于这样的数据存储器结构，实际的通用寄存器单元数为368个。

　　特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR主要分布在数据存储器RAM各体的上半部分区域。PIC16F87X系列单片机的特殊功能寄存器的布局保持了高度一致，目的是便于PIC单片机之间的相互兼容和调换。

　　特殊功能寄存器中，有的专门用于控制CPU内核的性能配置，有的专门用于控制各种外围设备模块的操作，因此又可依用途分为两类：一类是与CPU内核相关的寄存器，另一类是与外围模块相关的寄存器。在此我们仅介绍与CPU内核相关的几个常用特殊功能寄存器，其余的则到讲解各种功能部件和外围模块时再介绍。

　　(1).状态寄存器STATUS

　　状态寄存器的内容用来记录算术逻辑单元ALU的运算状态和算术特征、CPU的特殊运行状态、以及RAM数据存储器的体间选择等信息。状态寄存器与通用寄存器有着本质的区别，例如功能位/TO和/PD只能读；另一些位的状态将取决于运算结果。

　　状态寄存器STATAS(地址03H、83H、103H、183H)：

　　注意：对于借位，极性相反，执行减法指令时，是通过加上第二操作数的补码实现的；对于移位指令( RRF、RLF)，是把源寄存器的最高位或最低位放入进位位C实现的。

　　(2)．选择寄存器OPTION 选择寄存器OPTION是一个可读／写寄存器，它含有用于设置定时器TMRO前分频器／监视定时器WDT后分频器、外部INT中断、TMRO和B口的弱上拉等各种控制位。

　　注意：如果需要定时器TMRO得到1：1的前分频值，可以把前分频器分配给监视定时器WDT(即PSA=1)。

　　Bit2—Bit0( PS2—PSO)前分频器倍率选择位。

　　注意：当使用低电压编程LVP并且PORTB引脚弱上拉使能时，TRISB的Bit3清O以关闭RB3的弱上拉才能确保芯片的正确运行。

　　(3).间接寻址寄存器INDF和文件选择寄存器FSR

　　间接寻址寄存器INDF位于数据存储器各体的最低位单元，即OOH、80H、100H和180Ho它们是互相映射，只具有地址编码，但物理上并不真正存在的虚拟寄存器。INDF必须与文件选择寄存器FSR配合，才能实现间接寻址。当访问INDF地址时，实际是访问以FSR内容为地址所指向的数据存储器RAM单元。PIC系列单片机采用这种独特而巧妙的构想，实现对数据存储器的循环访问，也使PIC指令集系统得到很大的精简。

　　在PIC单片机指令系统中，直接寻址和间接寻址是很重要的数据访问方式，主要是借助于状态寄存器相关位的补充实现数据存储器的选择。直接寻址／间接寻址方式示意图如上图所示。在直接寻址中，体选码来自状态寄存器STATUS的RP1和RPO位，体内的单元地址直接来自指令机器码；而在间接寻址中，体选码由STATUS的IRP位和FSR寄存器的Bit7组成，体内单元地址来自FSR的低7位。

　　(4)．与PC相关的寄存器PCL和PCLATH

　　PIC16F877A单片机程序计数器PC指针宽13位，它总是指向CPU下一条指令所在程序存储器单元的地址。为了与其它8位宽的寄存器进行数据交换，将PC指针分成PCL和PCH两部分：低8位PCL有自己的专用地址，数据信息可读写：而高5位PCH没有自己的地址，是根本不存在的，也就不能直接写入，只能借用寄存器PCLATH进行间接装载。PCLATH实现对高5位PCH的装载分两种情况：一种情况是当执行以PCL为目标的写操作指令时，PC的低8位来自算术逻辑单元ALU的运算结果，PC的高5位来自PCLATH的低5位；另一种情况是执行跳转指令GOTO或调用子程序指令CALL时，PC的低11位直接来自指令码所携带的1 1位地址信息，而PC的高2位由PCLATH的第4位、第3位装载。具体如下图所示。

　　(5)．电源控制寄存器PCON

　　电源控制寄存器只有两个有效位，其中一位用来记录和区分是否发生了上电复位和外部引脚/MCLR输入低电平时引起的手动复位或看门狗超时溢出复位；另一位用来记录和鉴别是否发生了掉电复位。

　　电源控制寄存器两个有效位的含义如下。

　　BitO/BOR：电源上电复位标志，被动参数。

　　0：发生了上电复位。当发生上电复位之后，系统自动清零。应该用软件及时将其置位，以便下次利用该位来判断是否发生了电源上电复位：

　　1：未发生上电复位。

　　Bitl/POR：掉电锁定复位标志，被动参数。

　　0：发生了掉电锁定复位。当发生掉电锁定复位之后，系统自动清零。应该用软件及时将其置位，以便下次利用该位来判断是否发生了电源掉电锁定复位：

　　1：未发生掉电锁定复位。

　　3)．EEPROM数据存储器

　　PIC16F877A单片机内含一个256×8位EEPROM数据存储器模块。它可在线擦／写，用于掉电时数据的保留。

　　对EEPROM数据存储器进行写入操作时，不会影响PIC单片机其他指令的执行。PIC16F877A单片机EEPROM数据存储器的单元空间为256X8位，对应地址的范围是OOH—FFH。其中的数据信息并不直接映射在文件寄存器中，只能通过特殊功能寄存器的间接寻址来访问。

　　涉及到EEPROM数据存储器读／写操作的共有4个特殊功能寄存器。

　　(1)．EEDATA:

　　是一个专用数据读／写寄存器，用于临时存放对EEPROM数据存储器进行读／写操作的数据。

　　(2). EEADR：

　　是一个专用地址读／写寄存器，用于临时存放对EEPROM数据存储器进行读／写访问的单元地址。

　　(3)．EECON1:

　　EEPROM数据存储器读／写控制第一寄存器，主要用于读／写方式的设定和初始化寻址控制。EECON1寄存器中有3位是无效定义。

　　其各位的含义如下：

　　BitO/RD：EEPROM数据存储器数据读出方式控制位。

　　O：不处于EEPROM读操作过程，或在一个读操作周期后由硬件自动清零： 1：启动E'PROM读操作，软件主动置位。

　　Bit1/WR：写操作控制位，复合参数。

　　0：不处于EEPROM写操作过程，或在一个写操作周朔后由硬件自动清零；

　　1：启动EEPROM写操作，软件主动置位。

　　Bit2/WREN：EEPROM写使能位。

0：使能对EEPROM写