第五节：PIC系列单片机数据存储器

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。