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PIC单片机开发的若干问题
摘 要： 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。
关键词： Microchip单片机 功耗 编程
作者： 湖南长沙湖南师范大学计算机部（410006） 李继锋
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。 |
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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。 |
图1 提高工作频率的方法 |
| 例1（用Mplab-C编写） |
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例2（用Masm编写） |
| Delay() |
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Delay |
| { |
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；此行可加开关中断指令 |
| /*此行可加开关中断指令*/ |
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movlw.10 |
| for (i=0; i<=10; i++) |
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movwf Counter |
| SLEEP(); |
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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
| …… |
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…… |
| while(1) {#asm |
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while(1) { |
| …… |
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#asm /*应另起一行*/ |
| #endasm |
|
…… |
| }/*不能正确编译*/ |
|
#endasm |
| …… |
|
}/*编译通过*/ |
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…… |
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
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＃i nclude<16c71.h> |
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＃i nclude<math.h> |
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unsigned int a, b; |
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unsigned long c; |
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void main() |
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{ a=200; |
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b=2; |
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c=a＊b; |
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} /*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。
例5
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部分反汇编代码 |
| ＃i nclude <pic16c71> |
01A7 |
081F |
MOVF 1F,W |
| ＃i nclude<math.h> |
01A8 |
0093 |
MOVWF 13 |
|
；借用 |
|
|
| unsigned long Value @0x1 |
01A9 |
0820 |
MOVF 20,W |
| char Xm @0x2d; |
01AA |
0094 |
MOVWF 14 |
|
；借用 |
|
|
| void main() |
01AB |
082D |
MOVF 2D,W |
| {Value=20; |
01AC |
0099 |
MOVWF 19 |
|
；借用 |
|
|
| Xm=40; |
01AD |
019A |
CLRF1A |
|
；借用 |
|
|
| Value=Value＊Xm |
01AE |
235F |
CALL 035Fh |
|
；调用乘法函数 |
| …… |
01AF |
1283 |
BCF 03，5 |
| } |
01B0 |
009F |
MOVWF 1F |
|
；返回结果低字节 |
|
01B1 |
0804 |
MOVF 04，W |
|
01B2 |
00A0 |
MOVWF 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（Microchip 资料并未对此做出说明）。
参考文献
1 Micorchip PIC16Cxx Data Book
2 MPLAB-C USER’S GUIDE | 
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