PIC单片机开发的若干问题

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湖南长沙湖南师范大学计算机部(410006)   李继锋

    摘   要 PIC单片机在国内日益流行,本文介绍Microchip PIC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


    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。

    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。

wpe1A.jpg (3150 字节)

图1 提高工作频率的方法

例1(用Mplab-C编写)例2(用Masm编写)
Delay()    Delay
    {    ;此行可加开关中断指令
     /*此行可加开关中断指令*/    movlw.10
    for (i=0; i<=10; i++)    movwf Counter
    SLEEP();    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

…………
while(1) {#asmwhile(1) {
    ……       #asm /*应另起一行*/
    #endasm       ……
    }/*不能正确编译*/       #endasm
……    }/*编译通过*/
……

    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

#include<16c71.h>
#include<math.h>
unsigned int a, b;
unsigned long c;
void main()
{ a=200;
  b=2;
  c=a*b;
} /*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单片机片内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

部分反汇编代码
#include <pic16c71>01A7081FMOVF 1F,W
#include<math.h>01A80093MOVWF 13
;借用
unsigned long Value @0x101A90820MOVF 20,W
char Xm @0x2d;01AA0094MOVWF 14
;借用
void main()01AB082DMOVF 2D,W
{Value=20;01AC0099MOVWF 19
;借用
Xm=40;01AD019ACLRF1A
;借用
Value=Value*Xm01AE235FCALL 035Fh
;调用乘法函数
……01AF1283BCF 03,5
}01B0009FMOVWF 1F
;返回结果低字节
01B10804MOVF 04,W
01B200A0MOVWF 20
;返回结果高字节

4 对PIC单片机芯片重复编程

    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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