PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

На Рис. 4.7 приведена упрощенная модель памяти данных микроконтроллера PIC16F84. Эту память данных можно представить в виде картотечного шкафа, который в данном случае имеет два отделения (банка). Внутри каждого отделения имеется некоторое количество папок, или файлов, каждый из которых содержит восемь битов данных. Наравне с этим термином также используется термин регистр[71].

Рис. 4.7.Упрощенная структура памяти данных микроконтроллера PICI6F84

Вообще говоря, в нашей картотеке присутствуют файлы двух типов. Некоторые из этих файлов имеют названия и выполняют специальные, заранее заданные функции. Такие файлы называются регистрами специального назначения (РСН). РСН используются для управления и отслеживания состояния микроконтроллера и его различных периферийных устройств. В частности, как мы уже видели на Рис. 4.6, регистр с адресом h’03’ является регистром STATUS, а регистр с адресом h’06’ представляет собой регистр данных параллельного порта В, связанного с выводами RB7…RB0 (обычно обозначаемыми как RB[7:0]) микроконтроллера, как показано на Рис. 4.1.

Остальные файлы, выделенные на рисунке серым цветом, программист может называть по своему усмотрению и использовать для хранения пользовательских данных общего назначения. В микроконтроллере PIC16F84 имеется 68 таких регистров общего назначения (РОН), адреса которых лежат в диапазоне h’0C’…h’4F’. Во всех микроконтроллерах PIC среднего уровня регистры с младшими адресами используются в качестве РСН, а регистры со старшими адресами — в качестве РОН. Однако в более новых представителях семейства, таких как PIC16F628, требуется больше РСН в связи с большим числом периферийных устройств. При этом под РСН резервируется память с адресами до h’1F’. С учетом сказанного, во всех программах, приведенных в настоящей книге, предполагается, что для хранения переменных доступна область памяти, начиная с адреса h’20’.

Во многих моделях объем памяти для хранения пользовательских данных больше, чем в микроконтроллере PIC16F84. И тем не менее даже в самой развитой модели среднего уровня объем памяти не превышает 368 байт. Это не так уж и много, поэтому программы должны использовать эту ограниченную емкость очень эффективно[72].

Возвращаясь к Рис. 3.5 (стр. 68), можно заметить, что из 14 бит, составляющих код команды, семь зарезервировано под адрес операнда в памяти данных. Семь битов дают нам всего 2⁷ = 128 адресов, т. е. страницу или банк, вмещающий в себя 128 регистров. Для преодоления этого ограничения необходимо где-то взять дополнительные биты, чтобы расширить диапазон адресов. В микроконтроллере PIC16F84 для этой цели используется 5-й бит регистра STATUS, который называется RP0 (Register Page 0[73]). Этот бит выполняет роль 8-го бита адреса, позволяя использовать память данных, содержащую до 256 регистров. При RP0 = 0 (после сброса по питанию) обращения производятся к 0-му банку памяти данных (регистры h’00’…h’7F’). При RP0 = 1 разрешается доступ к 1-му банку, т. е. к регистрам h’80’…h’FF’.

Большинство моделей среднего уровня имеют 4 банка ОЗУ и используют уже два бита регистра STATUS — RP1:RP0 (6-й и 5-й биты соответственно); см. Рис. 5.5 на стр. 122. В результате формируется 9-битный адрес памяти данных. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующей главе.

Несмотря на то что использование банков памяти является довольно эффективным вариантом преодоления 7-битного ограничения на размер адреса, их использование может вызвать трудности у неопытных программистов. В качестве примера рассмотрим фрагмент кода, в котором осуществляется запись числа b’00001111’ в регистр h’86’. Для выполнения этой операции мы воспользуемся командой movlw, загружающей 8-битную константу в рабочий регистр:

movlw b’000011111; Загружаем константу h’0F’ в W

movwf h’86’; и копируем его в регистр с адресом h’86’

В коде ошибочно указан адрес h’86’, или b’10000110’, значение которого слишком велико для имеющегося размера поля. Большинство ассемблеров просто обрежут биты, выходящие за границы поля, в результате чего мы получим адрес h’06’, или Ь’0000110’. Таким образом, с точки зрения ассемблера адреса h’86’ и h’06’ являются одинаковыми, хотя большинство ассемблеров при этом выдадут программисту предупредительное сообщение. В частности, фирменный ассемблер Microchip (который мы будем рассматривать в главе 8) выдаст следующее сообщение:

Message[302] Register in operand not in bank 0.

Ensure that bank bits are correct.

Другими словами, именно программист должен позаботиться о корректной установке битов RPx перед обращением к таким адресам.