PIC單片機應用設計經(jīng)驗與技巧

3 軟件開(kāi)發(fā)小技巧

PIC單片機采用精簡(jiǎn)指令集，例如對于PICl6F716單片機，只有35條單字節指令。要用這么少的指令實(shí)現復雜的控制或計算，顯然要在軟件設計上多下功夫，并且PIC的指令系統與51系列單片機有很大不同，這讓PIC初學(xué)者很不適應。下面筆者就自己的體會(huì )，談一些軟件設計需要注意的問(wèn)題。

3.1 指令的大小寫(xiě)問(wèn)題

編寫(xiě)PIC單片機的源程序，除了源程序的開(kāi)始處需要嚴格的列表指令外，還須注意源程序中字母符號的大小寫(xiě)規則，否則在PC機上匯編程序時(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MPLAB軟件中的格式，在源程序中的操作數凡是涉及MPLAB已規定的寄存器名稱(chēng)的，其字母一律只能大寫(xiě)，不能小寫(xiě)。其余操作碼、符號字母可任意大小寫(xiě)，但0x中的x應小寫(xiě)。否則匯編不會(huì )成功。鑒于上述原因，為了書(shū)寫(xiě)方便，在使用MPLAB軟件時(shí)，PIC單片機的源程序均用大寫(xiě)字母為宜(0x例外)。

3．2 振蕩器的配置以及時(shí)序的計算

PIC系列單片機可以工作于以下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(hù)可以根據其系統設計的需要，通過(guò)對配置位(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，那么根據用戶(hù)的配置，可以輕松地計算出程序運行的時(shí)間以及A／D轉換所占用的時(shí)間，這樣就會(huì )很輕松地安排好單片機的時(shí)序。例如，如果采用4 MHz的HS振蕩模式，那么單片機的時(shí)鐘頻率為FOSC/4，也就是說(shuō)執行一條指令需要1μs；對于需要兩個(gè)指令周期的指令，需要2μs。而對于A(yíng)／D轉換，如果A／D轉換時(shí)鐘位選擇為FOSC／8，那么A／D轉換模塊轉換一個(gè)位的時(shí)間Tad就為2μs。對一個(gè)8位的轉換來(lái)說(shuō)，需要的時(shí)間為9．5Tad，也就是完成一次A／D轉換的時(shí)間為19μs。這樣只需要查看源程序的行數并作簡(jiǎn)要分析，就可以計算出程序運行的時(shí)間。

3.3 存儲體的選擇

PIC單片機的數據存儲器通常分為兩個(gè)存儲體，即存儲體O(Bank0)和存儲體1(Bankl)。每個(gè)存儲體都是由專(zhuān)用寄存器和通用寄存器兩部分組成的。兩個(gè)存儲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。

不同型號的PIC單片機，其數據存儲器的組成(即功能)是不完全相同的，所以設計人員一旦選用了某個(gè)PIC單片機的型號后，就要查找該單片機的數據存儲器資料，以便編程使用。

筆者所采用的PICl6F716單片機的存儲區，是通過(guò)STATUS寄存器的RPl位和RP0位來(lái)選擇的。當配置為00時(shí)，表示選擇存儲區0；當配置為01時(shí)，表示選擇存儲區1。因為存儲區的改變只須改變RP0位，所以通常在程序編寫(xiě)時(shí)，只改變RP0位來(lái)選擇存儲區。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區時(shí)，要分別對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：第一部分為存儲區O；第二部分為存儲區1。然后將每個(gè)需要初始化的寄存器分別在對應的存儲區進(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)臺不同。CALL是用來(lái)調用子程序的，在調用完子程序后返回到調用前的程序；而GOTO是無(wú)條件轉移，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計，即將程序按照功能分成不同的子程序，而主程序則相當簡(jiǎn)潔，只須采用CALL指令對子程序進(jìn)行調用。

由于PIC單片機的堆棧有限，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)法正常運行。但是在有些時(shí)候，例如當程序出現分支時(shí)，則不得不使用GOTO指令。對于PICl6F7x系列單片機，程序出現分支時(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)行轉移；否則在執行完第一種情況后，緊接著(zhù)又執行第二種情況。程序如下：

BTFSS STATUS，Z

GOTO A

GOTO B

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

在上面這種情況下，由于GOTO只在子程序內部進(jìn)行跳轉，小程序內部循環(huán)占用堆棧的級數不多，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)行程序設計時(shí)，應該將程序分解成一級級的子程序；然后在程序之間進(jìn)行調用，盡量將GOTO指令跳轉的范圍縮小。

3.5 對芯片的重復燒寫(xiě)

對沒(méi)有硬件仿真器的設計者來(lái)說(shuō)，總是選用帶有EPROM的芯片來(lái)調試程序，通過(guò)反復的修改來(lái)觀(guān)看運行結果，以便對程序進(jìn)行調試。每更改一次程序．都是將原來(lái)的內容先擦除，再編程，浪費了相當多的時(shí)間，又縮短了芯片的使用壽命。如果后一次編程較前一次，僅是對應的機器碼字節的相同位由1變?yōu)?，那么就可在前一次編程芯片上再次寫(xiě)入數據，而不必擦除原片內容。

在程序調試

過(guò)程中，經(jīng)常遇到常數的調整。如果常數的改變能保證對應位由1變0，則都可在原片內容的基礎上繼續編程。另外，由于指令NOP對應的機器碼為00，調試過(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容上繼續編程。

結語(yǔ)

在采用PIC單片機進(jìn)行設計過(guò)程中，注意到PIC單片機自身的特點(diǎn)，可盡量少走彎路，從而縮短開(kāi)發(fā)周期。同樣在軟件設計上采用合適的方法，可以使整個(gè)程序運行穩定，而且程序空間的使用也將有所減少，避免了調試中的Bug。以上只是筆者在實(shí)際設計過(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)習中為PIC單片機的普及和推廣做出貢獻.