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pic单片机教程之13位程序计数器存储器的组成

发布时间:2019-06-10 22:11 来源:未知 编辑:admin

  单片机的两种存储器模块:程序存储器与数据存储器。每个存储模块都有自己的数据总线,能在同一时间戳内对模块同时进行数据存储与指令操作。

  中档系列单片机有一个13位的程序计数器,可以寻址8K×14位的程序存储空间。程序存储器总线位。由于所有的指令均为单字指令,所以一个具有8K×14位程序存储器的器件可以存储8K条指令。很易于确定是否有充足的程序存储空间来实现应用程序。

  中档系列单片机把程序存储器分成4页,每页2K字(0h-7FFh,、800h-FFFh、1000h-17FFh和1800h-1FFFh)。图6-1所示为程序存储器映射和一个8级深度硬件堆栈。实际上单片机可能只实现了图中所示存储器的一部分,这与器件型号有关。关于单片机所提供的存储器,请查阅单片机的数据手册。

  为了能在程序存储器页之间跳转,必须修改程序计数器(PC)的高位。这是通过在PCLATH(程序计数器高位锁存器)中写入需要的值来完成的。如果指令连续运行,无需任何用户的干预,程序计数器即可以跨越程序页面跨页。对于那些程序存储器不足8K字的器件,访问超过物理地址空间的存储单元时,会回到有效的程序存储空间。也就是说,在一个有4K字存储空间的单片机中,寻址17FFh实际就是寻址7FFh。2K字或更少程序存储空间的器件不需要分页。

  对于任何单片机,复位都将使程序计数器指向地址0h,我们称这个地址为“复位向量地址”,也就是单片机发生复位时,程序执行的入口地址。

  任何复位操作都会将PCLATH寄存器的内容清零。这表明,复位向量地址(0h)处的任何转移指令都将跳转到程序存储器的第0页(PAGE0)。

  当响应中断时,PC指向地址0004h,我们称这个地址为“中断向量地址”。当PC指向中断向量时,PCLATH寄存器的值并不会被修改。这意味着,在中断服务程序中,在改写PC实现程序跳转前,应按目的地址所处的实际程序页面先设定PCLATH寄存器。在中断服务程序修改PCLATH寄存器前,应将原PCLATH的内容保存起来,以便从中断服务程序返回时恢复PCLATH。

  某些器件在程序存储器中存储标定信息。在器件最终测试时,Microchip将标定信息写入程序存储器。应用程序利用这些值可以获得更好的运行结果。标定信息通常放在程序存储器的末尾,并以RETLW指令形式实现,该指令所带的立即数就是标定信息。

  *注:对于窗口型器件,在擦除器件内容前(同时会擦除标定信息),务必先记下所有的标定值。这样在重新烧写器件时能恢复标定值。建议将标定值写在封装上。

  程序计数器指定要取出执行的指令的地址,其宽度为13位,其中低8位来自PCL寄存器,该寄存器可读写的,而高5位(PC12:8)来自PCH寄存器(不可直接读写)。PCH寄存器的值只能通过PCLATH寄存器来更新。

  程序的相对跳转指令是通过向程序计数器加一个偏移量来实现的(ADDWFPCL),当使用相对跳转指令方法对表进行读操作时,要注意表地址是否超过了PCL寄存器的寻址范围(每块256个字节)。

  *注:对程序计数器(PCL)的任何写操作,都会使PCLATH的低五位装载到PCH中。

  堆栈允许8级深度的子程序嵌套调用和中断。堆栈包含了程序执行分支的返回地址。

  中档系列单片机有一个8级深度、13位宽的硬件堆栈。堆栈既不占用程序存储空间也不占用数据存储空间,栈指针不能读写。当执行CALL指令或响应中断发生跳转时,PC值被压入堆栈(PUSH)。而执行RETURN、RETLW或RETFIE指令时,PC值从堆栈弹出(POP)。执行压栈或出栈操作时,不会修改PCLATH寄存器。压栈(PUSH)8次之后,进行第9次压栈时,进栈的数据将覆盖第1次压栈存储的数据,而第10次压栈时进栈的数据将覆盖第2次压栈存储的数据,依此类推。一个堆栈被覆盖的例子如图6-3所示。

  *注2:没有称为PUSH或POP的指令或助记符。而实现类似效果的操作是执行CALL、RETURN、RETLW和RETFIE指令,或转到中断向量地址。

  某些器件的程序存储器空间大于2K字,但是CALL和GOTO指令只有11位地址范围,这11位地址只允许在2K存储空间范围内跳转。为了使CALL和GOTO指令可以访问整个8K的程序存储地址范围,必须有另外两位来指定程序存储器页。将PCLATH4:3位作为页面选择位(图6-2)。在执行CALL或GOTO指令前,用户必须确保正确设置页面选择位PCLATH4:3,以便指向需要的程序存储页面(图6-2)。当执行一条返回指令时,整个13位PC地址值都从堆栈弹出,不需要再对PCLATH4:3位进行设置。

  *注:当器件的程序存储器空间小于或等于2K字时,可忽略用来存取有多个页面的程序存储器的页面选择位(PCLATH4:3)。但不推荐将PCLATH4:3位作为一般读写位使用,因为这样做可能影响与将来产品的向上兼容性。对于程序存储器空间在2K到4K字之间的器件,可忽略页面选择位PCLATH4,因为它是用来寻址2、3页(1000h~1FFFh)的。通常也不推荐将PCLATH4作为一般读写位使用,因为这样做可能影响与将来产品的向上兼容性。

  例6-1是调用在程序存储器第1页上子程序的例子。本例假使PCLATH寄存器由中断服务程序保存和恢复(如果使用了中断)。

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