PIC16C5X硬件結(jié)構(gòu)(精)(共28頁)

1、第一章 PIC16C5X硬件結(jié)構(gòu)第一節(jié) PIC16C5X主要功能特點 采用精簡指令集（RISC），僅33條指令。指令字長12位，全部指令都是單字節(jié)指令。除涉及PC值改變的指令外（如跳轉(zhuǎn)指令等），其余指令都是單周期指令。 工作頻率為DC20MHZ。 系統(tǒng)為哈佛結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)總線和指令總線各自獨立分開，數(shù)據(jù)總線寬度為8位，指令總線寬度為12位。 內(nèi)部程序存儲器（ROM）從3842K字節(jié)不等。內(nèi)部寄存器組（RAM）有2572個。 7個特殊功能寄存器。 2級子程序堆棧。 工作電源 - 商用級：2.5V6.25V - 工業(yè)級：2.5V6.25V - 軍工級：2.5V6.0V 內(nèi)部自振式看門狗（WDT） 低功

2、耗模式（Sleep），耗電小于10uA。 內(nèi)部復(fù)位電路 內(nèi)帶一個8位定時器/計數(shù)器（RTCC） 具備保密位。保密熔絲可在程序燒寫時選擇將其熔斷，則程序不能被讀出拷貝。 提供四種可選振蕩方式 - 低成本的阻容（RC）振蕩-RC - 標(biāo)準(zhǔn)晶體/ 陶瓷振蕩-XT - 高速晶體/ 陶瓷振蕩-HS - 低功耗，低頻晶體振蕩LP 1220根雙向可獨立編程I/O口。每根I/O口都可由程序來編程決定其輸入/輸出方向。 低功耗 2mA5V，4MHz 15uA 3V，32KHz 3uA低功耗模式3V，0C70C第二節(jié) PIC16C5X型號介紹及引腳介紹PIC16C5X有五種型號，見下表：PIC16C5X管腳圖如下

3、：圖 1.1 PIC16C5X 管腳圖表 1.2描述了各引腳的功能：注：RTCC設(shè)置成內(nèi)部定時器時（由程序設(shè)定），這時應(yīng)將RTCC端接VSS或VDD，以避免干擾。采用RC振蕩時，OSC2端輸出一OSC1的4分頻信號。第三節(jié) PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu)PIC16C5X在一個芯片上集成了一個8位算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器（W）；3842K的12位程序存儲器（ROM）；3280個8位數(shù)據(jù)寄存器（RAM）；1220個I/ O口端；8位計數(shù)器及預(yù)分頻器；時鐘、復(fù)位、及看門狗計數(shù)器等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.2所示：圖1.2PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu)從圖中可以看到，PIC16C5X有個特點，就是把數(shù)據(jù)存儲器RAM

4、當(dāng)作寄存器來尋址使用以方便編程。寄存器組按功能分成二部分，即特殊寄存器組和通用寄存器組。特殊寄存器組包括實時時鐘計數(shù)器RTCC，程序計數(shù)器PC，狀態(tài)寄存器Status，I/O口寄存器以及存儲體選擇寄存器FSR。這些寄存器稍后我們還要詳細(xì)論述。PIC總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)線（8位）和指令線（12位）獨立分離的哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。這樣可使單片機的指令速度得到提高。當(dāng)一條指令在ALU中執(zhí)行時，下一條指令已經(jīng)被取出放到指令寄存器等待執(zhí)行了。算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器（W）承擔(dān)算術(shù)邏輯操作任務(wù)。 PIC16C5X提供二級堆棧（Stack），所以子程序調(diào)用只有二層。使用時一定要注意這點，否則程序運行

5、將失去控制。第四節(jié) 程序存儲器及堆棧PIC16C5X內(nèi)部有3842K的只讀程序存貯器，下面論述其結(jié)構(gòu)和堆棧。1.4.1程序存儲器結(jié)構(gòu)PIC16C5X程序存儲器結(jié)構(gòu)如圖1.3所示：圖1.2PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu) 從上圖可看出，PIC程序存儲器采用分頁結(jié)構(gòu)，每頁長0.5K。因此對于PIC16C52程序存儲器在1頁之內(nèi)，而對于PIC16C54和PIC15C55程序存儲器容量為1頁，PIC16C56和PIC16C57 的容量則分別為2頁和4頁。頁面地址由狀態(tài)寄存器f3的第5位和第6位（PA0、PA1）確定。程序轉(zhuǎn)移時，在本頁內(nèi)可直接進行；在需跨頁跳轉(zhuǎn)時（GOTO、CALL指令），則必須根據(jù)將要跳轉(zhuǎn)去

6、的頁面，把f3中的PA0、PA1位置成相應(yīng)的值。具體請參考f3寄存器描述及2.7.2 程序設(shè)計基礎(chǔ)的程序技巧例子。1.4.2堆棧PIC16C5X設(shè)有二層堆棧，堆棧1和堆棧2，供子程序調(diào)用。涉及堆棧操作的指令有二條。1、CALL-在主程序中第一次執(zhí)行CALL指令時，將PC值加1后推入堆棧1，堆棧1 原有的內(nèi)容則被推入堆棧2中。這時子程序中還可再做一次子程序嵌套，即再執(zhí)行一次 CALL指令。如果子程序調(diào)用多于二層時，堆棧中只存放最近的二個返回地址。當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令時，狀態(tài)寄存器f3中的將頁面尋址位PA1、PA0將被置入到PC的最高二位（第11位和第10位），而PC的第9位總是被置為0，如圖1

7、.3所示。所以這時PC 值將是這意味著在PIC16C5X中，子程序起始地址只能放在每個程序存儲頁面的上半頁，即低地址的那一半（0000FF、2002FF、4004FF、6006FF）。注意，這里指的是子程序的起始地址，即子程序頭。而子程序體是可以延伸到下半頁去的。對于PIC16C56和PIC16C57，由于程序空間分別為1K和2K，可能存在跨頁面子程序調(diào)用。所以調(diào)用子程序前必須先把f3中的PA0、PA1設(shè)置成該子程序所在的頁面地址。返回后再將其恢復(fù)成當(dāng)前的頁面值。當(dāng)然如果這時子程序是在同一頁面，則可省去這一過程。 2、RETLW-該指令把棧頂（堆棧1）的值寫入PC，同時還把堆棧2的值拷貝到堆棧

8、1 去。子程序總是返回到調(diào)用它時所在的地方，不管它是處在什么頁面，也不管f3寄存器中的PA0、PA1這時是指在什么頁面。但是執(zhí)行RETLW（子程序返回）指令并不會改變f3中PA0、PA1的值，所以當(dāng)你從一次跨頁面的子程序調(diào)用返回時，不要忘了恢復(fù)f3中的原先的PA0和PA1值。請參考上面關(guān)于CALL指令的敘述。由于堆棧和PC的寬度是相同的，所以你可以在程序的任何地方執(zhí)行一條CALL 指令來調(diào)用子程序。但是對于跨頁面的調(diào)用，你要小心處理f3中的頁面地址位PA0和PA1，請參考第二章指令詳解中的CALL實例。第五節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器PIC16C5X把數(shù)據(jù)存儲器RAM都當(dāng)作寄存器來使用以使尋址簡單明潔，它們

9、功能上可分為操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和特殊功用寄存器。它們的組織結(jié)構(gòu)如圖1.4所示：這些寄存器用代號F0F79來表示。F0F4是操作寄存器，F(xiàn)5F7是I /O寄存器，其余為通用寄存器。特殊功用寄存器地址對用戶不透明。1.5.1操作寄存器1、F0間址寄存器尋址F0實際上意味著間址尋址。實際地址為寄存器選擇寄存器F4的內(nèi)容。例： MOVLW 10MOVWF f4 ；10f4MOVLW 55MOVWF f0 ；55f102、F1實時時鐘/計數(shù)寄存器（RTCC）此寄存器是一個8位計數(shù)器。和其他寄存器一樣可由程序進行讀寫操作。它用于對外加在RTCC引腳上的脈沖計數(shù)，或?qū)?nèi)部時鐘計數(shù)（起定時器

10、作用）。 圖1.5RTCC方塊圖上圖中可看出RTCC工作狀態(tài)由OPTION寄存器控制（參見1.5.4），其中OPTION寄存器的RTS位用來選擇RTCC的計數(shù)信號源，當(dāng)RTS為1時，信號源為內(nèi)部時鐘，RTS為0時，信號源為來自RTCC引腳的外部信號。OPTION寄存器的PSA位控制預(yù)分頻器（Prescaler）分配對象，當(dāng)PSA位為1，8位可編程預(yù)分配給RTCC，即外部或內(nèi)部信號經(jīng)過預(yù)分頻器分頻后再輸出給RTCC。預(yù)分頻器的分頻比率由OPTION內(nèi)的PS0PS2決定。這時涉及寫f1（RTCC）寄存器的指令均同時將預(yù)分頻器清零。但要注意OPTION寄存器內(nèi)容仍保持不變，即分配對象、分頻比率等均不

11、變。OPTION的RTE位用于選擇外部計數(shù)脈沖觸發(fā)沿。當(dāng)RTE為1時為下降沿觸發(fā)，為0時為上升沿觸發(fā)。RTCC計數(shù)器采用遞增方式計數(shù)，當(dāng)計數(shù)至FFH時，在下一個計數(shù)發(fā)生后，將自動復(fù)零，重新開始計數(shù)，以此一直循環(huán)下去。RTCC對其輸入脈沖信號的響應(yīng)延遲時間為2個機器周期，不論輸入脈沖是內(nèi)部時鐘、外部信號或是預(yù)分頻器的輸出。響應(yīng)時序見圖1.6。RTCC對外部信號的采樣周期為2個振蕩周期。因此當(dāng)不用預(yù)分頻器時，外加在RTCC引腳上的脈沖寬度不得小于2個振蕩周期，即1/2指令周期。同理，當(dāng)使用預(yù)分頻器時，預(yù)分頻器的輸出脈沖周期不得小于指令周期，因此預(yù)分頻器最大輸入頻率可達(dá)N.fosc/4，N為預(yù)分頻器

12、的分頻比，但不得大于50MHZ。當(dāng)RTCC使用內(nèi)部時鐘信號時，如果沒有預(yù)分頻器，則RTCC值隨指令節(jié)拍增1。 當(dāng)一個值寫入RTCC時，接下來的二個指令節(jié)拍RTCC的值不會改變，從第三個指令節(jié)拍才開始遞增，見下圖。 圖1.6A RTCC時序圖:內(nèi)部時鐘/無預(yù)分頻器圖1.6B RTCC時序圖:內(nèi)部時鐘/預(yù)分頻比1:2應(yīng)注意的是盡管PIC對外部加于RTCC信號端上的信號寬度沒有很嚴(yán)格的要求，但是如果高電平或低電平的維持時間太短，也有可能使RTCC檢測不到這個信號。一般要求信號寬度要大于是10nS。3、F2程序計數(shù)器（PC）程序計數(shù)器PC可尋址最多2K的程序存儲器。表1.3列出了PIC16C5X各種型

13、號的PC長度和堆棧的長度。表1.3 PC及堆棧的寬度單片機一復(fù)位（RESET），F(xiàn)2的值全置為1。除非執(zhí)行地址跳轉(zhuǎn)指令，否則當(dāng)執(zhí)行一條指令后，F(xiàn)2（PC）值會動加1指向下一條指令。下面這些指令可能改變PC的值：a、GOTO指令。它可以直接寫（改變）PC的低9位。對于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位。所示GOTO指令可以跳轉(zhuǎn)到程序存儲器的任何地方。b、CALL指令。它可以直接寫PC 低8位，同時將PC的第9位清零。對于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位（第10、11位）。c、RETLW指令。它把

14、棧項（堆棧1）的值寫入PC。d、MOVWF F2指令。它把W寄存器的內(nèi)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，結(jié)果寫入PC。在以上b、d和e中，PC的第9位總是被清為零。所以用這三條指令來產(chǎn)生程序跳轉(zhuǎn)時，要把子程序或分支程序放在每頁的上部地址（分別為000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF）。 4、F3狀態(tài)寄存器（STATUS）如圖1.7所示F3包含了ALU的算術(shù)狀態(tài)、RESET狀態(tài)、程序存儲器頁面地址等。F3中除PD和TO兩位外，其他的位都可由指令來設(shè)置或清零。注意，當(dāng)你執(zhí)行一條欲改變F3 寄存器的指令后，F(xiàn)3中的情況可能出乎你的意料

15、。例：CLRF F3 ；清F3為零你得到的結(jié)果是F3=000UU100（U為未變）而不是想像中的全零。UU兩位是PD和TO，它們維持不變，而2位由于清零操作被置成1。所以如果你要想改變F3的內(nèi)容，建議你使用BCF、BSF和MOVWF這三條指令，因為它們的執(zhí)行不影響其他狀態(tài)位。 例：MOVLW 0 ；0WMOVWF F3 ；把F3除PD和TO以外的位全部清零，則你可得到F3=000UU000。有關(guān)各條指令對狀態(tài)位的影響請看第二章介紹。在加法運算（ADDWF）時，C是進位位。在減法運算（SUBWF）時，C是借位的反（Borrow）。例：CLRF F10 ；F10=0MOVLW 1 ；1WSUBWF

16、 F10 ；F10-W=0-1=FFHF10 C=0:運算結(jié)果為負(fù)例：MOVLW 1 ；1WMOVWF F10 ；F10=1CLRW ；W=0SUBWF F10 ；F10-W=1-0=1F10C=1:運算結(jié)果為正PD和TO兩位可用來判斷RESET的原因。例如判斷RESET是由芯片上電引起的，或是由看門狗WDT計時溢出引起的，或是復(fù)位端加低電平引起的，或是由WDT喚醒SLEEP引起的。表1.4列出了影響TO、PD位的事件。表1.5列出了在各種RESET后的TO、PD位狀態(tài)。 判斷RESET從何處引起有時是很必要的。例如在對系統(tǒng)初始化時，經(jīng)常需判斷這次復(fù)位是否是上電引起的。如果不是上電復(fù)位，則不再

17、進行初始化。頁面選擇位PA1、PA0的作用前面已描述過，RESET時清PA0-PA2位為零，所以復(fù)位后程序區(qū)頁面自動選擇在0頁。5、F4 寄存器選擇寄存器（FSR）a、 PIC16C52/54/55/56F4的04位在間接尋址中用來選擇32個數(shù)據(jù)寄存器。57位為只讀位，并恒為1。請參考F0寄存器描述。b、PIC16C57/58FSR位用來選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器體（Bank）。PIC16C57有80個數(shù)據(jù)寄存器，如圖1.4所示。80個寄存器分為4個體（Bank0Bank3），每個體的低16個寄存器的物理位置是相同的（參考1.5.3通用寄存器的描述）。當(dāng)FSR的第4位為1時，則要根據(jù)FSR位來選擇某個

18、寄存器體中的某一個高16的寄存器。表1.6 寄存器體高16寄存器地址注意：當(dāng)芯片上電復(fù)位時，F(xiàn)SR是不定的，所以它可能指向任何一個Bank。而其他復(fù)位則保持原來的值不變。具體程序技巧請參閱2.7.2程序設(shè)計基礎(chǔ)的描述。1.5.2 I/O 寄存器PIC16C52/54/56/58有二個I/O口RA、RB（F5、F6），PIC16C55/57有三個I/O口RA、RB、RC（F5、F6、F7）。與其它寄存器一樣，它們皆可由指令來讀寫。它們是可編程雙向I/O口，可由程序來編程確定每一根I/O端的輸入/輸出狀態(tài)?？刂品椒ㄒ?.8節(jié)。RESET后所有的I/O口都置成輸入態(tài)（等于高阻態(tài)），即I/O控制寄存器

19、（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位永遠(yuǎn)定義為0。2、F6（B口）8位I/O口寄存器。3、F7（C口）對于PIC16C55/PIC16C57，它是一個8位I/O口寄存器。對于PIC16C54/56/58，它是一個通用寄存器。1.5.3 通用寄存器PIC16C54/56：07H1FHPIC16C55：08H1FH PIC16C57/58：08H-0FH：共有通用寄存器（無須體選擇即可尋址）。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

20、：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。請參考圖1.4。對寄存器體Bank的尋址請參閱F4寄存器描述和第四章的實例。1.5.4 特殊功能寄存器1、工作寄存器（W）W用來存放兩操作數(shù)指令中的第二個操作數(shù)，或用以進行內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送。算術(shù)邏輯單元ALU把W和寄存器連接起來，ALU的運算結(jié)果通過總據(jù)總線可以送到W保存。2、I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）TRISA、TRISB、TRISC分別對應(yīng)I/O口A、B、C。其中TRISA只有4位，和A口對應(yīng)。執(zhí)行TRIS f指令可

21、把W的值置入I/O控制寄存器，以此來定義各I/O端的輸入/輸出態(tài)。當(dāng)寫入1時，將相應(yīng)的I/O端置成輸入態(tài)（高阻態(tài)），當(dāng)寫入0，則將相應(yīng)的I/O端置成輸出態(tài)。I/O控制寄存器都是只寫寄存器，在RESET后自動置為全1，即所有I/O口都為輸入態(tài)。 3、預(yù)設(shè)倍數(shù)/RTCC選擇寄存器（OPTION）OPTION可用于：a、定義預(yù)分頻器的預(yù)分頻參數(shù)。b、分配預(yù)分頻器（Prescaler）給RTCC或WDT。注意預(yù)分頻器只能分配給RTCC或WDT其中之一使用，不能同時分配。c、定義RTCC的信號源。d、定義RTCC信號源的觸發(fā)沿（上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)）。圖1.8顯示了OPTION各位的意義。當(dāng)預(yù)分頻器分

22、配給RTCC后，所有寫RTCC寄存器的指令如CLRF 1、MOVWF 1等都會清除預(yù)分頻器。同理，分配給WDT時，諸如CLRWDT和SLEEP指令將清除預(yù)分頻器里已有的值使其歸零。通過執(zhí)行OPTION指令可將W值置入OPTIOW寄存器，RESET后OPTION被置成全1。例：MOVLW 07H ；W=7OPTION ；7OPTION ；預(yù)分頻器(1:256)分配給RTCC。RTCC信號源為內(nèi) 部指令時鐘周期。第六節(jié) 預(yù)分頻器Prescaler預(yù)分頻器是一個分頻倍數(shù)可編程的8位計數(shù)器。其結(jié)構(gòu)如圖1.9所示上節(jié)對預(yù)分頻參數(shù)已有描述，這里不贅述。預(yù)分頻器的分配對象完全由程序控制。可以在程序中改變預(yù)分

23、頻器分配對象。1、從RTCC到WDT的改變 MOVLW BXX0X0XXX ；選擇內(nèi)部時鐘和新的預(yù)分頻值OPTION ；如果新的預(yù)分頻值=000或者CLRF RTCC ；=001，則暫時先選一個另外的值MOVLW BXXXX1XXX ；清零RTCC和預(yù)分頻器OPTION ；選擇WDT為對象，但不要改變預(yù)分頻值CLRWDT ；清WDT和預(yù)分頻器MOVLW BXXXX1XXX ；選擇新的預(yù)分頻值2、從WDT到RTCC的改變 CLRWDT ；清WDT及預(yù)分頻器MOVLW BXXXX0XXX ；選擇RTCCOPTION圖1.9 預(yù)分頻器方塊圖第七節(jié) 看門狗WDT看門狗計時器（Watch Dog Tim

24、er）是一個片內(nèi)自振式的RC振蕩計時器，無需任何的外接元件。這意味著即使芯片OSC1/OSC2上振蕩停止了（例如執(zhí)行指令SLEEP后），WDT照樣保持計時。WDT計時溢出將產(chǎn)生RESET。在PIC16C5X 芯片內(nèi)有一個特殊的謂之定義EPROM（Configuration EPROM）的單元，其中的一個位是用于定義WDT的。你可以將其置0來抑制WDT使之永遠(yuǎn)不起作用。這將在第七章的燒寫器介紹部分詳細(xì)說明，請參閱。 1、WDT周期WDT有一個基本的溢出周期18ms（無預(yù)分頻器），如果你需要更長的WDT周期，可以把預(yù)分頻器分配給WDT，最大分頻比可達(dá)1:128，這時的WDT溢出周期約為2.5S。W

25、DT溢出周期和環(huán)境溫度、VDD等參數(shù)有關(guān)系，請參閱附錄的圖表。CLRWDT和SLEEP指令將清除WDT計時器以及預(yù)分頻器里已有的計數(shù)值（當(dāng)預(yù)分頻器分配給WDT時）。WDT一般用來防止系統(tǒng)失控或者說防止單片機程序運行失控。在正常情況下，WDT應(yīng)在計滿溢出前被CLRWDT指令清零，以防止產(chǎn)生RESET。如果程序由于某種干擾而失控，那么不能在WDT溢出前執(zhí)行一條CLRWDT指令，就會使WDT溢出而產(chǎn)生RESET，使系統(tǒng)重新啟動運行而不至失去控制。若WDT溢出產(chǎn)生RESET，則狀態(tài)寄存器F3的TO位會被清零，用戶程序可藉此判斷復(fù)位是否由WDT溢時所造成。 2、WDT編程注意事項如果使用WDT，一定要仔

26、細(xì)在程序中的某些地方放一條CLRWDT指令，以保證在WDT在溢出前能被請零。否則會造成芯片不停地產(chǎn)生RESET，使系統(tǒng)無法正常工作。第八節(jié) I/O口結(jié)構(gòu)PEC16C5X的所有I/O端的結(jié)構(gòu)都是相同的，如圖1.10所示： 圖1.10 I/O結(jié)構(gòu)所有I/O端皆可置成輸入或輸出態(tài)。輸入無鎖存，所以外部輸入信號應(yīng)保持到讓CPU讀入為止。輸出鎖存。I/O端的輸入/輸出狀態(tài)由對應(yīng)的I/O控制寄存器TRIS f控制，當(dāng)TRIS f將1置入I/O控制器時Q1和Q2都處于截止態(tài)，所以I/O端即呈高阻態(tài)（輸入態(tài)）。當(dāng)執(zhí)行 I/O讀指令（如MOVF 6，W），把當(dāng)前I/O端的狀態(tài)讀入數(shù)據(jù)總線。當(dāng)TRIS f將0置入

27、I/O控制器時，Q1和Q2的導(dǎo)通情況將要由數(shù)據(jù)鎖存器Q端的狀態(tài)來決定。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)為1時，Q端為低電平0，則Q1導(dǎo)通，I/O輸出為高電平。反之，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)為0時，Q端為1，則Q2導(dǎo)通，I/O端輸出為低電平。I/O讀寫時序如圖1.11所示：注：本圖顯示了PORTB口的一個寫入讀出的連續(xù)動作。I/O腳電平的建立時間=0.25TCY-TPD，其中TCY為指令周期，所以對于高速振蕩來說，連續(xù)的寫入讀出可能會有問題，兩者中間應(yīng)有延遲。圖1.11 I/O口讀/寫時序圖 I/O口使用注意事項：a、I/O方向轉(zhuǎn)置的問題某時候可能需要一個I/O口一會做輸入，一會又做輸出。這就是I/O方向的轉(zhuǎn)置。在編寫這種I/O轉(zhuǎn)

28、置程序時必須注意，有些指令如位設(shè)置指令（BSF、BCF）寫I/O口時是先從I/O讀入其狀態(tài)，執(zhí)行位操作后再將結(jié)果寫回去覆蓋原來的內(nèi)容（輸出的結(jié)果放在I/O口的數(shù)據(jù)鎖存器）。舉個例說：BSF 6，5這條指令的目的是要把B口的第6位置為高電平1。執(zhí)行這條指令時，先把整個B口當(dāng)前的狀態(tài)內(nèi)容讀入到CPU，把第6位置成1后再把結(jié)果（8個位）重新輸出到B口。如果B口中的有一個I/O端是需要方向轉(zhuǎn)置的（比如說bit1），而這時是處于輸入態(tài)，那么B口的狀態(tài)值重新寫入后，B口的數(shù)據(jù)鎖存器1（見圖1.9相對于B口bit1的鎖存器）的鎖存值就是當(dāng)前B口Bit1的狀態(tài)。這可能和先前Bit1作為輸出時所鎖存的值不同，所

29、以當(dāng)Bit1再轉(zhuǎn)置成輸出態(tài)時，出現(xiàn)在bit1端的狀態(tài)就可能和先前的輸出態(tài)不同了。b、I/O的線或和線與從圖1.10看出:PIC I/O端輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。 因此與其他這類電路一樣，當(dāng)某個PIC I/O端設(shè)置為輸出狀態(tài)時，不能與其他電路的輸出端接成線或或線與的形式。否則可能引起輸出電流過載，燒壞PIC。如需要與其他電路接成線或電路時，PIC I/O端必須置于0狀態(tài)或輸入狀態(tài)并外接上拉電阻。如需要接成線與電路時，則PIC I/O端必須置于1狀態(tài)或輸入狀態(tài)，并外接下拉電阻。電阻的阻值根據(jù)實際電路和PIC I/O端最大電流來選定。c、I/O口的連續(xù)操作一條寫I/O的指令，對I/O真正

30、寫操作是發(fā)生在指令的后半周期（參照圖1.11）。而讀I/O的指令卻是在指令的周期開始就讀取I/O端狀態(tài)。所以當(dāng)你連續(xù)對一個I/O 端寫入再讀出時，必須要讓I/O端上的寫入電平有一個穩(wěn)定的時間，否則讀入的可能是前一個狀態(tài)，而不是最新的狀態(tài)值。一般推薦在兩條連續(xù)的寫，讀I/O口指令間至少加一條NOP指令。例：MOVWF 6 ； 寫I/ONOP ； 穩(wěn)定I/O電平MOVF 6，W ； 讀I/Od、噪聲環(huán)境下的I/O操作在噪聲環(huán)境下（如靜電火花），I/O控制寄存器可能因受干擾而變化。比如I/O口可能會從輸入態(tài)自己變成輸出態(tài)，對于這種情形，WDT也是無法檢測出來的。因此如果你的應(yīng)用環(huán)境是較惡劣的，建議你

31、每隔一定的間隔，都重新定義一下I/O控制寄存器。 第九節(jié) 振蕩電路PIC16C5X系列可以使用種類型振蕩方式：標(biāo)準(zhǔn)晶體/陶瓷振蕩XT、高速晶體振蕩HS（4MHZ以上）、低頻晶體振蕩LP（32KHz）以及阻容振蕩RC。對于窗口型可重擦除芯片可以通過對定義EPROM（Coriguratiou EPROM）編程來選擇任何一種振蕩方式。對于OTP和掩腌片QTP則由廠家定義好振蕩方式，并通過相應(yīng)的檢測。仿真工具如PICMATE仿真器和PICKIT燒寫器等可以讓用戶選擇所需的振蕩方式進行仿真和燒寫，請參閱第六章和第七章介紹。1.9.1 晶體/陶瓷振蕩這種振蕩包括XT、HS和LP。其電路是在OSC1和OSC

32、2兩端加一晶體/陶瓷振蕩，如圖1.12。只有HS晶體振蕩才可能需要Rs（100Rs1K）。 圖1.12 晶體/陶瓷振蕩電路表1.7列出了使用陶瓷振蕩器時所需的電容值。表1.8列出了使用晶體振蕩器時所需的電容值。電容值取大有利于振蕩的穩(wěn)定，但卻延長了起振時間。表中的電容值能滿足一般的要求。1.9.2RC 振蕩這種振蕩類型成本最低，但頻率的精確性較差，適用于時間精確度要求不高的應(yīng)用場合。RC振蕩的頻率是DD、RC值以及環(huán)境溫度的函數(shù)。請參閱附錄的RC頻率函數(shù)圖。RC振蕩的連接如圖1.13所示。圖1.13 RC 振蕩電路 RC振蕩是在OSC1端連接一個串聯(lián)的電阻電容。這個電阻如果低于2.2K，振蕩不

33、穩(wěn)定，甚至不能振蕩。但是電阻高于1M時，則振蕩又易受干擾。所以電阻值最好取5K100K之間。盡管電容C值為0時，電路也能振蕩，但也易受干擾且不穩(wěn)定，所以電容值應(yīng)取20P以上。RC值和頻率關(guān)系如表1.9所示。RC振蕩時OSC2端輸出OSC1的4分頻脈沖（f=1/4 OSC1）。1.9.3外部振蕩PTC16CSX可以接受外部振蕩源（僅適合于HS、XT和LP類型振蕩）。連接時將外部振蕩接入OSC1，OSC2則開路。如圖1.14所示。圖1.14 外部振蕩電路1.9.4 時鐘/指令時序振蕩器信號從OSC1端輸入單片機后，經(jīng)過4分頻電路產(chǎn)生4個不重疊的內(nèi)部時鐘信號Q1、Q2、 Q3、Q4。時序圖如1.15

34、所示。圖1.15 時鐘/指令時序圖 一條指令周期需經(jīng) Q1Q4四個節(jié)拍時間來完成。PIC16C5X除了地址跳轉(zhuǎn)指令是二周期指令，其余全是單周期指令。一條指令正在執(zhí)行時（Q1Q4節(jié)拍間），PC值又在Q1節(jié)拍間加1，把下一條要執(zhí)行的指令取到指令寄存器，準(zhǔn)備讓CPU執(zhí)行下一條指令了，這是RISC結(jié)構(gòu)單片機的特點，它使單片機的速度加快（同等振蕩頻率下比一般CISC結(jié)構(gòu)的單片機如Z86、68HC等快4倍速）。表1.10列出了振蕩時鐘頻率和指令速度的關(guān)系。第十節(jié) 復(fù)位（RESET）PIC16C5X內(nèi)藏有上電復(fù)位電路（POR）。在芯片上有一復(fù)位端MCLR，對于一般的應(yīng)用，只要把MCLR端接在高電位（VDD）

35、即可，因為內(nèi)部復(fù)位電路會在芯片上電時自動復(fù)位，無需在MCLR端再加上電復(fù)位電路。對于某些特殊應(yīng)用，則需在MCLR端加上外部上電復(fù)位電路，在1.10.5我們會談及這個問題。 1.10.1復(fù)位的條件和原因復(fù)位可由下面事件引發(fā)產(chǎn)生：a、芯片上電；b、把芯片MCLR端置低電平；c、看門狗（WDT）超時溢出。1.10.2 復(fù)位時的PIC狀態(tài)在芯片復(fù)位期間，芯片狀態(tài)為：a、振蕩器處于起振準(zhǔn)備狀態(tài)；b、所有I/O口都被置成高阻態(tài)（即輸入態(tài)）；c、PC值被置為全1；d、OPTION被置為全1；e、WDT和預(yù)分頻器被清零；f、狀態(tài)寄存器（F3）的程序頁面位（高三位）被清零。1.10.3 振蕩起振計時器（OST）

36、對于晶體/陶瓷振蕩電路，上電后它們還需要一定的時間來起振或產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號，有鑒于此，PIC在其內(nèi)部專門設(shè)置了一個振蕩起振計時器OST（Oscillator Start-up Timer）。OST在MCLR端達(dá)到高電平后才開始啟動計時18ms，使RESET狀態(tài)保持18ms以便讓振蕩電路起振及穩(wěn)定下來。在一般情況下，我們都將MCLR端直接在VDD（+5V）上即可。這樣上電后一旦MCLR端電平升高到一定程序后OST即開始計數(shù)18ms，這段時間已足夠讓振蕩起振，OST計滿18ms后，芯片結(jié)束RESET狀態(tài)，開始進入程序運行。當(dāng)WDT計時溢出后，OST也是馬上啟動計時18ms，保持18ms的RESE

37、T狀態(tài)，然后再進行程序運行。1.10.4內(nèi)部上電復(fù)位路（POR）PIC16C5X片內(nèi)上電復(fù)位電路POR（Power On Reset）能使PIC芯片上電后自動會產(chǎn)生復(fù)位，所以一般不需要再在MCLR端加外部復(fù)位電路，只要將其接在VDD上即可。圖1.16是POR的簡圖。從圖中我們可以看到，當(dāng)上電（Power On）、或MCLR端變低，都會置位（set）復(fù)位鎖存器，使其輸出復(fù)位電平讓芯片處于RESET狀態(tài)，這時OST也處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)OST檢測到MCLR變?yōu)楦唠娖胶蠹撮_始計時18ms，計滿18ms后會復(fù)位（Reset）復(fù)位鎖存器使其Q端輸出高電平，從而使芯片結(jié)束復(fù)位狀態(tài)，進入運行。圖1.16內(nèi)部上電

38、復(fù)位路簡圖 1.10.5外部復(fù)位電路 在某些應(yīng)用情況下我們也可能需要外部復(fù)位電路。一、手動復(fù)位開關(guān)當(dāng)你在應(yīng)用中需要一個手動復(fù)位開關(guān)時，可以使用下面的電路。如圖1.17。二、低頻振蕩電路當(dāng)使用低頻振蕩（LP）時，OST的18ms不足以使其建立穩(wěn)定的振蕩，所以也許你需要更長的RESET 時間，這時可以用外部上電復(fù)位電路來延長復(fù)位時間。如圖1.18。圖1.17 按健復(fù)位電路圖1.18 外部上電復(fù)位電路注：1. 二極管D使電容C能在VDD掉電時快速放電。2. R40K，以保證其兩端的電壓降不大于0.2V（即IMCLR*R0.2V，IMCLR為 MCLR端最大輸入電流）。 3. R1取1001K，用來限制在靜電環(huán)境，電容C充放電時的沖擊電流。使用了外部加電復(fù)位電路，其復(fù)位過程即如圖1.19所示：圖1.19 使用外部上電復(fù)位電路的復(fù)位過程VDD上升到穩(wěn)定值一段時間后MCLR才上升到高電平。而OST只有檢測到MCLR升為高電平后才開始計時18ms，所以就可取得長于18ms的復(fù)位時間了。 1.10.6復(fù)位后對寄存器值的影響對于通用寄存器來說，芯片上電復(fù)位后它們的值是隨機不定的，而其他類型的復(fù)位則保持原值不變。對于特殊功能寄存器，各種復(fù)位后它們會等于一個固定的復(fù)位值