PIC系列单片机开发过程中软、硬件设计的经验、技巧

    PIC单片机在国内日益流行，本文介绍MicroChip PIC系列单片机开发过程中软、硬件设计的一些经验、技巧。

    由美国Microchip公司生产的PIC系列单片机，由于其超小型、低功耗、低成本、多品种等特点，已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、通信、家电、玩具等领域，本文总结了作者在PIC单片机开发过程中的一些经验、技巧，供同行参考。

    1 怎样进一步降低功耗

    功耗，在电池供电的仪器仪表中是一个重要的考虑因素。PIC16C××系列单片机本身的功耗较低（在5V，4MHz振荡频率时工作电流小于2mA）。为进一步降低功耗，在保证满足工作要求的前提下，可采用降低工作频率的方法，工作频率的下降可大大降低功耗（如PIC16C××在3V，32kHz下工作，其电流可减小到15μA），但较低的工作频率可能导致部分子程序（如数学计算）需占用较多的时间。在这种情况下，当单片机的振荡方式采用RC电路形式时，可以采用中途提高工作频率的办法来解决。

    具体做法是在闲置的一个I/O脚（如RB1）和OSC1管脚之间跨接一电阻（R1），如图1所示。低速状态置RB1=0。需进行快速运算时先置RB1= 1，由于充电时，电容电压上升得快，工作频率增高，运算时间减少，运算结束又置RB1=0，进入低速、低功耗状态。工作频率的变化量依R1的阻值而定（注意R1不能选得太小，以防振荡电路不起振，一般选取大于5kΩ）。

    另外，进一步降低功耗可充分利用“sleep”指令。执行“sleep”指令，机器处于睡眠状态，功耗为几个微安。程序不仅可在待命状态使用 “sleep”指令来等待事件，也可在延时程序里使用（见例1、例2）。在延时程序中使用“sleep”指令降低功耗是一个方面，同时，即使是关中断状态，Port B端口电平的变化可唤醒“sleep”，提前结束延时程序。这一点在一些应用场合特别有用。同时注意在使用“sleep”时要处理好与WDT、中断的关系。

    　　例1（用Mplab-C编写） 例2（用Masm编写）

    　　Delay（） Delay

    　　{ ；此行可加开关中断指令

    　　/*此行可加开关中断指令*/ movlw.10

    　　for （i=0; i《=10; i ） movwf Counter

    　　SLEEP（）; Loop1

    　　} Sleep

    　　decfsz Counter

    　　goto Loop1

    　　return

    2 注意INTCON中的RBIF位

    INTCON中的各中断允许位对中断状态位并无影响。当PORT B配置成输入方式时，RB《7:4》引脚输入在每个读操作周期被抽样并与旧的锁存值比较，一旦不同就产生一个高电平，置RBIF=1。在开 RB中断前，也许RBIF已置“1”，所以在开RB中断时应先清RBIF位，以免受RBIF原值的影响，同时在中断处理完成后最好是清RBIF位。

    　　3 用Mplab-C高级语言写PIC单片机程序时要注意的问题

    　　3.1 程序中嵌入汇编指令时注意书写格式 见例3。

    　　例3

    　　…………

    　　while（1） {#asmwhile（1） {

    　　…… #asm /*应另起一行*/

    　　#endasm ……

    　　}/*不能正确编译*/ #endasm

    　　…… }/*编译通过*/

    　　……

    当内嵌汇编指令时，从“#asm”到“endasm”每条指令都必须各占一行，否则编译时会出错。

3.2 加法、乘法的最安全的表示方法 见例4。

    　　例4

    　　#include《16c71.h》

    　　#include《math.h》

    　　unsigned int a， b;

    　　unsigned long c;

    　　void main（）

    　　{ a=200;

    　　b=2;

    　　c=a＊b;

    　　} /*得不到正确的结果c=400*/

    　　原因是Mplab-C以8×8乘法方式来编译c=a＊b，返回单字节结果给c，结果的溢出被忽略。改上例中的“c=a＊b；”表达式为“c=a；c=c＊b；”，最为安全（对加法的处理同上）。

    　　3.3 了解乘除法函数对寄存器的占用

    　　由于PIC片内RAM仅几十个字节，空间特别宝贵，而Mplab-C编译器对RAM地址具有不释放性，即一个变量使用的地址不能再分配给其它变量。如 RAM空间不能满足太多变量的要求，一些变量只能由用户强制分配相同的RAM空间交替使用。而Mplab-C中的乘除法函数需借用RAM空间来存放中间结果，所以如果乘除法函数占用的RAM与用户变量的地址重叠时，就会导致出现不可预测的结果。如果C程序中用到乘除法运算，最好先通过程序机器码的反汇编代码（包含在生成的LST文件中）查看乘除法占用地址是否与其它变量地址有冲突，以免程序跑飞。Mplab-C手册并没有给出其乘除法函数对具体RAM地址的占用情况。例5是乘法函数对0×13、0×14、0×19、0×1A地址占用情况。

    　　部分反汇编代码

    　　#include 《pic16c71》01A7081FMOVF 1F，W

    　　#include《math.h》01A80093MOVWF 13

    　　；借用

    　　unsigned long Value @0x101A90820MOVF 20，W

    　　char Xm @0x2d;01AA0094MOVWF 14

    　　；借用

    　　void main（）01AB082DMOVF 2D，W

    　　{Value=20;01AC0099MOVWF 19

    　　；借用

    　　Xm=40;01AD 019ACLRF1A

    　　；借用

    　　Value=Value＊Xm01AE235FCALL 035Fh

    　　；调用乘法函数

    　　……01AF1283BCF 03，5

    　　}01B0009FMOVWF 1F

    　　；返回结果低字节

    　　01B10804MOVF 04，W

    　　01B200A0MOVWF 20

    　　；返回结果高字节

    　　4 对芯片重复编程

    　　对无硬件仿真器的用户，总是选用带EPROM的芯片来调试程序。每更改一次程序，都是将原来的内容先擦除，再编程，其过程浪费了相当多的时间，又缩短了芯片的使用寿命。如果后一次编程的结果较前一次，仅是对应的机器码字节的相同位由“1”变成“0”，就可在前一次编程芯片上再次写入数据，而不必擦除原片内容。

    　　在程序的调试过程中，经常遇到常数的调整，如常数的改变能保证对应位由“1”变“0”，都可在原片内容的基础继续编程。另外，由于指令“NOP”对应的机器码为“00”，调试过程中指令的删除，先用“NOP”指令替代，编译后也可在原片内容上继续编程。

    　　另外，在对带EPROM的芯片编程时，特别注意程序保密状态位。厂家对新一代带EPROM芯片的保密状态位已由原来的EPROM可擦型改为了熔丝型，一旦程序代码保密熔丝编程为“0”，可重复编程的 EPROM 芯片就无法再次编程了。使用时应注意这点，以免造成不必要的浪费。