現(xiàn)在PIC單片機(jī)還有用的嗎？

對(duì)于計(jì)算機(jī)學(xué)院與電子學(xué)院相關(guān)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，單片機(jī)一定不是一個(gè)陌生的概念。在大學(xué)的學(xué)習(xí)生涯中，經(jīng)常用于教學(xué)的是MCS-51系列單片機(jī)。其實(shí)，除了MCS-51單片機(jī)外，還有一類(lèi)單片機(jī)——PIC單片機(jī)。

PIC單片機(jī)，英文名為Peripheral Interface Controller，翻譯為“開(kāi)發(fā)和控制外圍設(shè)備用集成電路”，可以看作是一種高度集成化的小型計(jì)算機(jī)，擁有CPU、寄存器、內(nèi)存單元、串口并口等一系列計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)需要依賴(lài)的硬件設(shè)備。

相較于51系列單片機(jī)，PIC單片機(jī)的區(qū)別主要有3點(diǎn)：

1 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

51系列單片機(jī)采用的是經(jīng)典的“馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)”，而PIC單片機(jī)則是采用“哈佛體系結(jié)構(gòu)”。這里簡(jiǎn)單介紹一下兩種體系結(jié)構(gòu)的不同：馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)傳輸與指令傳輸共用一條總線(xiàn)；而哈佛體系結(jié)構(gòu)則是雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)傳輸與指令傳輸分別使用一條總線(xiàn)。由于采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，所以PIC單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)和指令總線(xiàn)位數(shù)（寬度）可能不同。

2 流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)

51系列單片機(jī)采用的是單流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即在一條指令完全執(zhí)行完畢后才會(huì)執(zhí)行。而PIC單片機(jī)則有二級(jí)流水結(jié)構(gòu)，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)指令并發(fā)（雖然不如x86/64系列CPU或者ARM系列CPU）。

3 匯編指令

51系列單片機(jī)大約有一百多條匯編指令，基本包含了在程序運(yùn)行中需要用到的絕大多數(shù)匯編指令。而PIC的匯編只有35條，功能較少（例如沒(méi)有常用的乘除功能，需要使用循環(huán)加/減實(shí)現(xiàn)乘除功能）。但是PIC的指令執(zhí)行較快，PIC單片機(jī)一個(gè)指令的執(zhí)行只需一個(gè)指令周期，而51系列單片機(jī)則需要2至4個(gè)指令周期。

除了以上區(qū)別，在保密性方面，PIC單片機(jī)不如51系列單片機(jī)，PIC單片機(jī)比較不能抗干擾，也很容易被解密。

相較于其他編程語(yǔ)言，使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)PIC單片機(jī)程序有許多優(yōu)點(diǎn)：

1 相較于匯編語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，使用C語(yǔ)言這類(lèi)高級(jí)編程語(yǔ)言進(jìn)行編程比較簡(jiǎn)單方便。使用匯編語(yǔ)言編程需要掌握一定的CPU運(yùn)行知識(shí)，而且對(duì)寄存器、運(yùn)算器指令集等都需要有一定的了解，編程時(shí)也需要時(shí)刻思考匯編指令的運(yùn)行流程。而使用C語(yǔ)言編程時(shí)則只需將精力放在程序運(yùn)行邏輯即可。

2 相較于C++、Java等面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言來(lái)說(shuō)，C語(yǔ)言更加貼近底層運(yùn)行邏輯，沒(méi)有封裝、繼承等更加高級(jí)的語(yǔ)法，更加純粹地關(guān)注程序的執(zhí)行流程。

PIC單片機(jī)環(huán)境下的C語(yǔ)言編程與我們平時(shí)使用的C語(yǔ)言在語(yǔ)法上大致類(lèi)似，不過(guò)仍有些許不同。下面對(duì)PIC單片機(jī)的C語(yǔ)言編程做簡(jiǎn)要介紹。

1 編譯器配置。由于PIC單片機(jī)有獨(dú)特的CPU架構(gòu)，因此不同于傳統(tǒng)的gcc或者vc++編譯器進(jìn)行編譯，PIC單片機(jī)環(huán)境下的C語(yǔ)言有專(zhuān)門(mén)的C語(yǔ)言編譯器PICC Compiler。

2 PIC單片機(jī)C語(yǔ)言同樣支持常見(jiàn)的short、int、long、float等基本數(shù)據(jù)類(lèi)型。不過(guò)需要注意的是，PIC單片機(jī)C語(yǔ)言的int類(lèi)型為16位存儲(chǔ)，long類(lèi)型為32位存儲(chǔ)，float類(lèi)型為24位存儲(chǔ)。

3 除了基本數(shù)據(jù)類(lèi)型外，PIC單片機(jī)C語(yǔ)言也同樣支持?jǐn)?shù)組、結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體等復(fù)合數(shù)據(jù)類(lèi)型。

4 PIC單片機(jī)C語(yǔ)言有一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)寄存器bank，該寄存器由程序員管理，在定義變量時(shí)必須指定變量存儲(chǔ)位置，若不指定則默認(rèn)存儲(chǔ)在bank0中。

若定義存儲(chǔ)于其他bank寄存器的變量，則需要在定義變量時(shí)指定bank寄存器編號(hào)。例如：
bank1 unsigned char buffer[32];
bank2 int flag1, flag2;

5 PIC單片機(jī)C語(yǔ)言保留volatile關(guān)鍵字，用于告知某些特殊的值可能會(huì)發(fā)生改變。（pic單片機(jī)c語(yǔ)言）

6 使用PIC單片機(jī)C語(yǔ)言編程時(shí)，雖然也可調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，不過(guò)由于PIC單片機(jī)性能有限，由于諸如scanf()/printf()等庫(kù)函數(shù)的代碼比較繁雜，因此在調(diào)用這些庫(kù)函數(shù)時(shí)需要額外謹(jǐn)慎，可能會(huì)造成程序運(yùn)行時(shí)間大幅度增加甚至宕機(jī)。

7 PIC單片機(jī)C語(yǔ)言支持C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程。若在C語(yǔ)言?xún)?nèi)插入?yún)R編語(yǔ)言代碼，則需要使用asm關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)。