PIC單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與技巧

3 軟件開發(fā)小技巧

PIC單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集，例如對(duì)于PICl6F716單片機(jī)，只有35條單字節(jié)指令。要用這么少的指令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制或計(jì)算，顯然要在軟件設(shè)計(jì)上多下功夫，并且PIC的指令系統(tǒng)與51系列單片機(jī)有很大不同，這讓PIC初學(xué)者很不適應(yīng)。下面筆者就自己的體會(huì)，談一些軟件設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題。

3.1 指令的大小寫問(wèn)題

編寫PIC單片機(jī)的源程序，除了源程序的開始處需要嚴(yán)格的列表指令外，還須注意源程序中字母符號(hào)的大小寫規(guī)則，否則在PC機(jī)上匯編程序時(shí)不會(huì)成功。在源程序中都會(huì)使用偽指令I(lǐng)NCLUDE。這條指令將列表中指定的單片機(jī)文件(在MPLAB中)讀入源程序作為源程序的一部分，所以凡是MPLAB中有關(guān)該單片機(jī)已有的寄存器在源程序中無(wú)需再用賦值指令(EQU)賦值，這就使所建立的源程序大為簡(jiǎn)化。

此外，由于有了偽指令I(lǐng)NCLUDE，所以根據(jù)MPLAB軟件中的格式，在源程序中的操作數(shù)凡是涉及MPLAB已規(guī)定的寄存器名稱的，其字母一律只能大寫，不能小寫。其余操作碼、符號(hào)字母可任意大小寫，但0x中的x應(yīng)小寫。否則匯編不會(huì)成功。鑒于上述原因，為了書寫方便，在使用MPLAB軟件時(shí)，PIC單片機(jī)的源程序均用大寫字母為宜(0x例外)。

3．2 振蕩器的配置以及時(shí)序的計(jì)算

PIC系列單片機(jī)可以工作于以下4種不同的振蕩器方式：LP(低功耗晶體振蕩器)、XT(晶體諧振器)、HS(高速晶體諧振器)和RC(阻容振蕩器)。用戶可以根據(jù)其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，通過(guò)對(duì)配置位(FOSC1和F0SC2)編程，選擇其中一種工作模式。

而一旦振蕩器配置完成，那么根據(jù)用戶的配置，可以輕松地計(jì)算出程序運(yùn)行的時(shí)間以及A／D轉(zhuǎn)換所占用的時(shí)間，這樣就會(huì)很輕松地安排好單片機(jī)的時(shí)序。例如，如果采用4 MHz的HS振蕩模式，那么單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為FOSC/4，也就是說(shuō)執(zhí)行一條指令需要1μs；對(duì)于需要兩個(gè)指令周期的指令，需要2μs。而對(duì)于A／D轉(zhuǎn)換，如果A／D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘位選擇為FOSC／8，那么A／D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換一個(gè)位的時(shí)間Tad就為2μs。對(duì)一個(gè)8位的轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)，需要的時(shí)間為9．5Tad，也就是完成一次A／D轉(zhuǎn)換的時(shí)間為19μs。這樣只需要查看源程序的行數(shù)并作簡(jiǎn)要分析，就可以計(jì)算出程序運(yùn)行的時(shí)間。

3.3 存儲(chǔ)體的選擇

PIC單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常分為兩個(gè)存儲(chǔ)體，即存儲(chǔ)體O(Bank0)和存儲(chǔ)體1(Bankl)。每個(gè)存儲(chǔ)體都是由專用寄存器和通用寄存器兩部分組成的。兩個(gè)存儲(chǔ)體中的一氈寄存器單元實(shí)際上是同一個(gè)寄存器單元，卻又具有不同的地址。

不同型號(hào)的PIC單片機(jī)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的組成(即功能)是不完全相同的，所以設(shè)計(jì)人員一旦選用了某個(gè)PIC單片機(jī)的型號(hào)后，就要查找該單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器資料，以便編程使用。

筆者所采用的PICl6F716單片機(jī)的存儲(chǔ)區(qū)，是通過(guò)STATUS寄存器的RPl位和RP0位來(lái)選擇的。當(dāng)配置為00時(shí)，表示選擇存儲(chǔ)區(qū)0；當(dāng)配置為01時(shí)，表示選擇存儲(chǔ)區(qū)1。因?yàn)榇鎯?chǔ)區(qū)的改變只須改變RP0位，所以通常在程序編寫時(shí)，只改變RP0位來(lái)選擇存儲(chǔ)區(qū)。但是這樣容易造成程序的混亂，因此，筆者建議在每次更換存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，要分別對(duì)RPO和RPl進(jìn)行置位。在程序初始化時(shí)，最好將寄存器的初始化分為兩部分：第一部分為存儲(chǔ)區(qū)O；第二部分為存儲(chǔ)區(qū)1。然后將每個(gè)需要初始化的寄存器分別在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行初始化即可。

3.4 GOTO和CALL指令的不同使用

在PIC的匯編程序中，CALL與GOT0指令使用的場(chǎng)臺(tái)不同。CALL是用來(lái)調(diào)用子程序的，在調(diào)用完子程序后返回到調(diào)用前的程序；而GOTO是無(wú)條件轉(zhuǎn)移，即由此狀態(tài)進(jìn)入另外一個(gè)狀態(tài)而不需要返回。

為了使程序更加具有可讀性，使流程更加清晰、合理，通常程序都采用模塊化程序設(shè)計(jì)，即將程序按照功能分成不同的子程序，而主程序則相當(dāng)簡(jiǎn)潔，只須采用CALL指令對(duì)子程序進(jìn)行調(diào)用。

由于PIC單片機(jī)的堆棧有限，在程序中不能無(wú)止境地使用GOTO指令，否則會(huì)使堆棧溢出，程序無(wú)法正常運(yùn)行。但是在有些時(shí)候，例如當(dāng)程序出現(xiàn)分支時(shí)，則不得不使用GOTO指令。對(duì)于PICl6F7x系列單片機(jī)，程序出現(xiàn)分支時(shí)只能通過(guò)STATUS寄存器的Z位或C位進(jìn)行判斷。這時(shí)在兩種情況的前一種情況下，必須使用GOTO指令進(jìn)行轉(zhuǎn)移；否則在執(zhí)行完第一種情況后，緊接著又執(zhí)行第二種情況。程序如下：

BTFSS STATUS，Z

GOTO A

GOTO B

在跳轉(zhuǎn)到A時(shí)，必須使用GOTO指令；否則執(zhí)行完這條語(yǔ)句以后，緊接著執(zhí)行GOTO B。這樣無(wú)論Z為何值，程序都將跳轉(zhuǎn)到B。而對(duì)于GOT0 B，則可以不必使用GOTO指令。

在上面這種情況下，由于GOTO只在子程序內(nèi)部進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，小程序內(nèi)部循環(huán)占用堆棧的級(jí)數(shù)不多，因此使用GOTO指令是可行的。但是在大的程序中使用GOTO指令，將有可能無(wú)法返回到調(diào)用前的下一條指令。

因此，筆者建議，在使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將程序分解成一級(jí)級(jí)的子程序；然后在程序之間進(jìn)行調(diào)用，盡量將GOTO指令跳轉(zhuǎn)的范圍縮小。

3.5 對(duì)芯片的重復(fù)燒寫

對(duì)沒(méi)有硬件仿真器的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，總是選用帶有EPROM的芯片來(lái)調(diào)試程序，通過(guò)反復(fù)的修改來(lái)觀看運(yùn)行結(jié)果，以便對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。每更改一次程序．都是將原來(lái)的內(nèi)容先擦除，再編程，浪費(fèi)了相當(dāng)多的時(shí)間，又縮短了芯片的使用壽命。如果后一次編程較前一次，僅是對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼字節(jié)的相同位由1變?yōu)?，那么就可在前一次編程芯片上再次寫入數(shù)據(jù)，而不必擦除原片內(nèi)容。

在程序調(diào)試

過(guò)程中，經(jīng)常遇到常數(shù)的調(diào)整。如果常數(shù)的改變能保證對(duì)應(yīng)位由1變0，則都可在原片內(nèi)容的基礎(chǔ)上繼續(xù)編程。另外，由于指令NOP對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼為00，調(diào)試過(guò)程中指令的刪除，可先用NOP指令替代，編譯后也可在原片內(nèi)容上繼續(xù)編程。

結(jié)語(yǔ)

在采用PIC單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，注意到PIC單片機(jī)自身的特點(diǎn)，可盡量少走彎路，從而縮短開發(fā)周期。同樣在軟件設(shè)計(jì)上采用合適的方法，可以使整個(gè)程序運(yùn)行穩(wěn)定，而且程序空間的使用也將有所減少，避免了調(diào)試中的Bug。以上只是筆者在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中一些小小的體會(huì)。希望與大家一起探討，并在共同學(xué)習(xí)中為PIC單片機(jī)的普及和推廣做出貢獻(xiàn).