PIC單片機(jī)有計算功能和記憶內(nèi)存像CPU并由軟件控制運(yùn)行。然而,處理能力—般,存儲器容量也很有限,這取決于PIC的類型。但是它們的最高操作頻率大約都在20MHz左右,存儲器容量用做寫程序的大約1K—4K字節(jié)。時鐘頻率與掃描程序的時間和執(zhí)行程序指令的時間有關(guān)系。但不能僅以時鐘頻率來判斷程序處理能力,它還隨處理裝置的體系結(jié)構(gòu)改變。
下面介紹了PIC 8位單片機(jī)匯編語言指令僅是部分指令,此外還有循環(huán)左、右移指令;W和寄存器f相“加”、相“與”指令和進(jìn)入睡眠方式等指令。
PIC 8位單片機(jī)共有三個級別,有相對應(yīng)的指令集。基本級PIC系列芯片共有指令33條,每條指令是12位字長;中級PIC系列芯片共有指令35條,每條指令是14位字長;高級PIC系列芯片共有指令58條,每條指令是16位字長。其指令向下兼容。
一、PIC匯編語言指令格式
PIC系列微控制器匯編語言指令與MCS-51系列單片機(jī)匯編語言一樣,每條匯編語言指令由4個部分組成,其書寫格式如下:
標(biāo)號 操作碼助記符 操作數(shù)1,操作數(shù)2;注釋
指令格式說明如下:指令的4個部分之間由空格作隔離符,空格可以是1格或多格,以保證交叉匯編時,PC機(jī)能識別指令。
1標(biāo)號 與MCS-51系列單片機(jī)功能相同,標(biāo)號代表指令的符號地址。在程序匯編時,已賦以指令存儲器地址的具體數(shù)值。匯編語言中采用符號地址(即標(biāo)號)是便于查看、修改,尤其是便于指令轉(zhuǎn)移地址的表示。標(biāo)號是指令格式中的可選項,只有在被其它語句引用時才需派上標(biāo)號。在無標(biāo)號的情況下,指令助記符前面必須保留一個或一個以上的空格再寫指令助記符。指令助記符不能占用標(biāo)號的位置,否則該助記符會被匯編程序作標(biāo)號誤處理。
書寫標(biāo)號時,規(guī)定第一字符必須是字母或半角下劃線“—”,它后面可以跟英文和數(shù)字字符、冒號(:)制符表等,并可任意組合。再有標(biāo)號不能用操作碼助記符和寄存器的代號表示。標(biāo)號也可以單獨(dú)占一行。
2操作碼助記符 該字段是指令的必選項。該項可以是指令助記符,也可以由偽指令及宏命令組成,其作用是在交叉匯編時,“指令操作碼助記符”與“操作碼表”進(jìn)行逐一比較,找出其相應(yīng)的機(jī)器碼一一代之。
3操作數(shù) 由操作數(shù)的數(shù)據(jù)值或以符號表示的數(shù)據(jù)或地址值組成。若操作數(shù)有兩個,則兩個操作數(shù)之間用逗號(,)分開。當(dāng)操作數(shù)是常數(shù)時,常數(shù)可以是二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)。還可以是被定義過的標(biāo)號、字符串和ASCⅡ碼等。具體表示時,規(guī)定在二進(jìn)制數(shù)前冠以字母“B”,例如B10011100;八進(jìn)制數(shù)前冠以字母“O”,例如O257;十進(jìn)制數(shù)前冠以字母“D”,例如D122;十六進(jìn)制數(shù)前冠以“H”,例如H2F。在這里PIC 8位單片機(jī)默認(rèn)進(jìn)制是十六進(jìn)制,在十六進(jìn)制數(shù)之前加上Ox,如H2F可以寫成Ox2F。
指令的操作數(shù)項也是可選項
PIC系列與MCS-51系列8位單片機(jī)一樣,存在尋址方法,即操作數(shù)的來源或去向問題。因PIC系列微控制器采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)體系,其尋址方式和指令都既少而又簡單。其尋址方式根據(jù)操作數(shù)來源的不同,可分為立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器間接尋址和位尋址四種。所以PIC系列單片機(jī)指令中的操作數(shù)常常出現(xiàn)有關(guān)寄存器符號。有關(guān)的尋址實例,均可在本文的后面找到。
4注釋 用來對程序作些說明,便于人們閱讀程序。注釋開始之前用分號(;)與其它部分相隔。當(dāng)匯編程序檢測到分號時,其后面的字符不再處理。值得注意:在用到子程序時應(yīng)說明程序的入口條件、出口條件以及該程序應(yīng)完成的功能和作用。
二、清零指令(共4條)
1寄存器清零指令
實例:CLRW;寄存器W被清零
說明:該條指令很簡單,其中W為PIC單片機(jī)的工作寄存器,相當(dāng)于MCS-51系列單片機(jī)中的累加器A,CLR是英語Clear的縮寫字母。
實例:CLRWDT;看門狗定時器清零(若已賦值,同時清預(yù)分頻器)
說明:WDT是英語Watchdog Timer的縮寫字母。CLR見上述說明。注意該兩條指令無操作數(shù)。
3寄存器f清零指令。指令格式:CLRF f
實例:CLRF TMRO;對TMRO清零
說明:在PIC系列8位單片機(jī)中,常用符號F(或f)代表片內(nèi)的各種寄程器和F的序號地址。F取值按PIC系列不同型號而不同,一般為Ox00~Ox1F/7F/FF。TMRO代表定時器/計數(shù)器TMRO,所以CLRF對寄程器清零,采用了直接尋址方式直接給出要訪問的寄存器TMRO。
4位清零指令。指令格式 BCF f,b
實例:BCF REG1,2;把寄存器REG1的D2位清零
說明:BCF是英語Bit Clear F的縮寫。指令格式中的F,同上說明;符號b是表示PIC片內(nèi)某個8位數(shù)據(jù)寄存器F的位號(或位地址),所以b的取值為0~7或D0~D7。實例中REG是Register的縮寫。實例中的2代表指令格式中的b=2即寄存器REG1的D2位。
通過上述四條清零指令格式和實例,可以說明,學(xué)習(xí)PIC系列8位單片機(jī)的指令時應(yīng)首先了解指令的助記符意義(功能),再有就是它的表達(dá)方式。初學(xué)者沒有必要死記指令,重要是理解和實踐。
三、面向字節(jié)、常數(shù)與控制操作的指令
1傳送立即數(shù)至工作寄存器W指令
指令格式:MOVLW k;k表示常數(shù)、立即數(shù)和標(biāo)號
說明:MOVLW是Move Literal to w的縮寫
實例:MOVL 0x1E;常數(shù)30送W
2I/O口控制寄存器TRIS設(shè)置指令
指令格式;TRIS f
說明;TRIS f是Load TRIS Register的縮寫。其功能是把工作寄存器W的內(nèi)容送入I/O口控制寄存器f。當(dāng)W=0時,置對應(yīng)I/O口為輸出;W=1,置I/O口為輸入。
實例:MOVLW 0x00 ;把00H送入W
TRIS RA ;置PIC RA口為輸出
MOVLW 0xFF ;把FFH送入W
TRIS RB ;置PIC RB口為輸入
說明:這是PIC匯編語言中常用的幾條指令,即設(shè)置某個I/O口(這里是RA口和RB口)為輸入或輸出的語句。可見,識讀指令時,一應(yīng)充分理解語句格式的功能,二應(yīng)前后聯(lián)系閱讀。
3?W寄存器內(nèi)容送寄存器f(W內(nèi)容保持不變)指令
指令格式:MOVWF f
說明:MOVWF是Move W to f的縮寫
實例:MOVLW 0x0B;送0BH送W
MOVWF 6 ;送W內(nèi)容到RB口
說明:第一條指令0x0B(常數(shù)11)送工作寄存器W,第二條指令,把W內(nèi)容常數(shù)11送到寄存器F6中,查表F6即為RB口,所以PORT_B(B口)=0BH=D11
4寄存器f傳送指令
指令格式:MOVF f,d
說明:MOVF是Move f的縮寫。F代表PIC中的某個寄存器。指令中的d規(guī)定:d=0時,f內(nèi)容送W;d=1時,f內(nèi)容送寄存器。
實例:MOVF 6,0 ;RB口內(nèi)容送W
MOVWF 8 ;RB口內(nèi)容送f8
說明:第一條指令中的6代表寄存器f=6,查寄存器表f=6為RB口;0代表d=0,代表選擇的目標(biāo)為寄存器W。第二條指令中的8代表寄存器f=8。所以兩條指令結(jié)果是把RB口的內(nèi)容送f8。至于f8內(nèi)容是多少?還應(yīng)在匯編語言開始時附加指令,這里從略。
5空操作指令
指令格式:NOP
說明:NOP是英語No Operation的縮寫。NOP無操作數(shù),所以稱為空操作。執(zhí)行NOP指令只使程序計數(shù)器PC加1,所以占用一個機(jī)器周期。
實例:MOVLW 0xOF ;送OFH到W
MOVWF PORT_B ;W內(nèi)容寫入B口
NOP ;空操作
MOVF PORT_B,W ;讀操作
說明:該三條指令是一種對I/O口的B口連續(xù)操作的實例,其目的達(dá)到寫入B口的內(nèi)容要讀出時,應(yīng)保證寫、讀之間有個穩(wěn)定時間,因此加入了空操作指令NOP。
6無條件跳轉(zhuǎn)指令
指令格式:GOTO k
說明:執(zhí)行該條指令時,將指令轉(zhuǎn)移到指定的地址(跳轉(zhuǎn))。指令中的k,常與程序中的標(biāo)號聯(lián)系起來。
實例:見第9條指令中
7寄存器內(nèi)容減1,結(jié)果為零的間跳指令
指令格式:DECFSZ f,d
說明:DECFSZ是英語Decrement f,Skip of not 0的縮寫。符號f,d代表的意義,前述已作說明。該條指令是指寄存器的內(nèi)容減1存入W(d=0)或f(d=1)中。若指令執(zhí)行結(jié)果減1不為零,指令順序執(zhí)行;為零時,就間跳下一條指令后再執(zhí)行(等效順序執(zhí)行一條空指令NOP),實際指令中,當(dāng)d=1時,該項常被略去。
8寄存器內(nèi)容加1,結(jié)果為零間跳指令
指令格式:INCFSZ f,d
說明:INCFSZ是英語Increment f,Skip of 0的縮寫。該條指令與上一條(7)指令差別僅在于“1”上,即執(zhí)行這條指令時,寄存器f內(nèi)容加1,若結(jié)果不為零,則指令順序執(zhí)行;為零則指令間跳執(zhí)行。執(zhí)行這條指令的其它邏輯關(guān)系與上條相同。
9子程序返回指令
指令格式:RETLW k
說明:RETLW是Return Literal to W的縮寫。該指令代表子程序返回,返回前先把8位立即數(shù)送W。
實例:PIC某個匯編語言的延時子程序(摘要):
(1)BELY MOVLW 0xC5 ;送延時常數(shù)0C5H入W
(2) MOVWF COUNT2;0C5H送入計數(shù)器2
(3) CLRF COUNT1;對計數(shù)器1清零
(4)LOOP INCFSZ COUNT1;計數(shù)器1加1計數(shù)器1加
1結(jié)果不為零,跳轉(zhuǎn)循環(huán)
(5) GOTO LOOP ;
(6) DECTSZ CPUNT2 ;計數(shù)2減1計數(shù)器2減1
結(jié)果不為零,跳轉(zhuǎn)循環(huán)重
復(fù)執(zhí)行第4條指令
(7) GOTO LOOP ;
(8) RETLW 0 ;子程序執(zhí)行結(jié)束返回
說明:程序中的注釋已分別對每條指令的功能作了說明,補(bǔ)充說明1?當(dāng)執(zhí)行第(4)條加1指令結(jié)果為零時,就間跳轉(zhuǎn)到執(zhí)行第(6)條指令。2?當(dāng)執(zhí)行第(6)條減1指令結(jié)果為零時,就間跳轉(zhuǎn)到第(8)條子程序返回,整個延時指令才算完成。3?計數(shù)器1或2代表PIC中某個寄存器,該寄存器由程序開始的偽指令賦值決定(關(guān)于偽指令今后將作專門介紹)。
本文關(guān)于指令的注釋將與前述指令中的略有不同。前述指令注釋時是對指令具體完成的功能給以說明,這種注釋方法對初學(xué)者確實易于接受和理解,但是實際應(yīng)用中的PIC產(chǎn)品匯編語言的注釋通常是以程序要做什么(或指令的作用)而不是說指令的直接功能。鑒于上述原因,下述的指令注釋將改變過去的注釋方法,用程序應(yīng)起的作用作注釋。
10寄程器半字節(jié)交換指令
指令格式:SWAPF f,d
說明:SWAPF是Swap f的合寫。符號f、d的意義與前述的相同。該條指令的功能是寄存器f的高4位與低4位交換,即指令執(zhí)行前,若寄存器f的8位狀態(tài)為D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0,執(zhí)行后的8位狀態(tài)變?yōu)镈3、D2、D1、D0、D7、D6、D5、D4,其結(jié)果存入W(d=0)或f(d=1)中。
實例:中斷現(xiàn)場保護(hù)是中斷技術(shù)中重要部分。由于PIC16C××指令系統(tǒng)中沒有進(jìn)棧PUSH和出棧POP指令,所以只能用其它指令來實現(xiàn)。因為在主程序中常常用到工作寄存器W和狀態(tài)寄存器STATUS,所以中斷現(xiàn)場保護(hù)常要保護(hù)寄存器W和STATUS。
下面是對PIC16C7×系列芯片中斷現(xiàn)場保護(hù)的實例程序。
MOVWF W_TEMP ;將W內(nèi)容存入到臨時寄存器
W_TEMP中
SWAPF STATUS,W ;交換STATUS與W內(nèi)容
MOVWF STATUS_TEMP ;將STATUS的內(nèi)容存入到臨
… 時寄存器STATUS_TEMP中
中斷服務(wù)程序
…
SWAPF STATUS_TEMP,W;交換STATUS_TEMP與W
的內(nèi)容
MOVWF STATUS ;STATUS復(fù)原成原來的狀態(tài)
SWAPF W_TEMP,F(xiàn) ;交換內(nèi)容
SWAPF W_TEMP,W ;W復(fù)原成原來的狀態(tài)
說明:上述程序中各條指令的注釋基本上都是以程序應(yīng)達(dá)到的目的而注釋的,對每條指令的功能幾乎未涉及。這是初學(xué)者應(yīng)特別注意的。
11子程序調(diào)用指令(Subroutine Call)
指令格式:CALL k;k為立即地址
說明:子程序調(diào)用,不同型號芯片的實現(xiàn)方法不盡相同,其共同點(diǎn)是首先將返回地址((PC)+1)壓棧保護(hù),再轉(zhuǎn)入所調(diào)用的子程序入口地址執(zhí)行(與MCS-51指令功能相似)。
指令格式模式:HERE CALL DELAY;調(diào)用延時子程序
…
DELAY MOVLW 0x80 ;延時子程序
RETLW 0
說明:調(diào)用指令執(zhí)行前,PC=地址HERE
調(diào)用指令執(zhí)行后,PC=地址DELAY(標(biāo)號),堆棧指針TOS=HERE+1(返回地址)。
實例:見下條指令的實例
12寄存器內(nèi)容取反指令
指令格式:COMF f,d
說明:COMF是Complement f的縮寫。其中d=1時,操作(f)→f;d=0時,操作(f)→w。
功能:寄存器f內(nèi)容取反后送入W(d=0)或f自身(d=1)。
實例: ORG 0x1FF
GOTO MAIN
ORG 0
DELAY …
MAIN MOVLW 0 ;主程序開始
TRTS 5 ;設(shè)置RA口為輸出
BCF 5,0 ;置RA口0位為0
LOOP CALL DELAY;閃動延時
COMF 5? ;RA口求反(亮—滅—
亮……控制)
GOTO LOOP ;循環(huán)
…
說明:上述指令是一種PIC16C54 LED發(fā)光控制實驗部分程序。其中延時子程序DELY未列出,但不影響本條指令的識讀。程序中的主程序開始的三條指令,均已介紹過,緊跟著的CALL指令是調(diào)用執(zhí)行子程序,其入口地址為標(biāo)號DELAY。子程序執(zhí)行結(jié)束后,又執(zhí)行COMF 5的LED發(fā)光亮—滅…亮—滅……控制指令。后面一條GOTO LOOP指令是達(dá)到LED循環(huán)點(diǎn)亮目的。
13面向位的操作指令(共4條,PIC高級產(chǎn)品多增一條)
該類指令除一條位清零外,另有一條寄存器f位b的置1指令和另外兩條位跳步指令(PIC高級產(chǎn)品多增一條f的b位觸發(fā)轉(zhuǎn)換指令)。
(1)位置1指令。指令格式 BSF f,b
說明:BSF是Bit Set f的縮寫。F和b的意義與前述相同,該條指令的功能是將寄存器f的b位置1。
(2)位測試、為零間跳指令。指令格式 BTFSC f,b
說明:BTFSC是Bit Test,Skip if Clear的縮寫。指令功能是測試寄存器f位“b”,如為0,跳過下一條指令;為1順序執(zhí)行,即當(dāng)f(b)=0時,就不執(zhí)行當(dāng)前指令而執(zhí)行下一條指令(間跳),即用一條空指令NOP代替它,所以該條指令占用2個指令周期。
(3)位測試、為1間跳指令。指令格式 BTFSS f,b
說明:BTFSS是Bit Test,Skip if Set的縮寫。其指令的邏輯功能與上條相反,位測試f(b)=1就間跳執(zhí)行,f(b)=0順序執(zhí)行。
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