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PIC微控制器

PIC微控制器（PIC microcontroller），是一种使用哈佛结构的精简指令集微控制器，由Microchip公司研发而成。

PIC microcontrollers

PIC的架构是明显的最低限度。它具有以下特点：

  • 分离式的程序存储器和数据存储器（哈佛结构）
  • 少量的固定长度指令
  • 指令是单周期执行（4时钟周期），仅流程转移指令(call, goto, return, 成立时的条件跳跃)需两个指令周期
  • 所有 RAM 位置均可当作作为算数或其他运算的源寄存器或目的寄存器使用
  • 一个堆栈用于存放子程序调用的返回地址
  • 较小的数据寻址空间，但使用多个 bank 的方式（每个 bank 通常为 128 字节），来访问较大的 RAM
  • 寄存器、外部输入输出端口等均映射在数据空间中
  • 程序计数器也是映射到数据空间和写入（这是用来执行间接跳跃）

历史

 
GI 的 PIC1655A, 于台湾封装

PIC 微控制器源自于 1980 年代由通用仪器所推出的 PIC1650 系列，当时的 PIC 是周边接口控制器（Peripheral Interface Controller）的简称。

GI 的微电子部门于 1987 年分拆成为 Microchip Technology (微芯) 公司。

PIC 产品系列

PIC 的产品线宽广，型号众多，现有数百种，各主要系列如下：

8-bit（资料宽度）微控制器

使用哈佛结构，脚本与资料的比特宽度可以不同。但各指令的脚本长度均相同。

  • Baseline 系列 (12-bit 脚本)
  • PIC10F : 6 接脚
  • PIC12C5 , PIC12F5 : 8 接脚
  • PIC16C5 , PIC16F5 : 14 以上接脚
  • Midrange (中端) 系列 (14-bit 脚本)
  • PIC12C6 , PIC12F6 : 8 接脚
  • PIC16 : 14 以上接脚
  • PIC16F1 : 新推出的 Enhanced Midrange (强化中端) 系列
  • PIC18 (8-bit 里的高阶) 系列 (16-bit 脚本)
  • PIC18 : PIC18C , PIC18Fxxx , 少数早期的 PIC18Fxxxx
  • PIC18 Extended : 目前绝大多数的 PIC18Fxxxx, PIC18FxxJxx, PIC18FxxKxx
  • flash 产品：
  • microchip 收购SST，拥有flash 产品

16-bit（资料宽度）微控制器

相当于不具 DSP 相关功能的 dsPIC 微控制器

  • PIC24 系列
  • PIC24F
  • PIC24H

32-bit（资料宽度）微控制器

  • PIC32 : 采用 MIPS 的 M4K 内核，与其他 PIC 不同。

dsPIC 微控制器（16-bit 资料宽度）

  • dsPIC30F
  • dsPIC33F

8-bit PIC 的指令集

PIC的指令十分精简，只有35个，简单易学，故执行速度比8051快。其指令集又分成12-bit PIC instruction set，和14-bit PIC instruction set.

12-bit PIC instruction set
Opcode（二进制） 助记体 说明
0000 0000 0000 NOP No operation
0000 0000 0010 OPTION Load OPTION register with contents of W
0000 0000 0011 SLEEP Go into standby mode
0000 0000 0100 CLRWDT Reset watchdog timer
0000 0000 01ff TRIS f Move W to port control register (f=1..3)
0000 001 fffff MOVWF f Move W to f
0000 010 xxxxx CLRW Clear W to 0 (a.k.a CLR x,W)
0000 011 fffff CLRF f Clear f to 0 (a.k.a. CLR f,F)
0000 10d fffff SUBWF f,d Subtract W from f (d = f − W)
0000 11d fffff DECF f,d Decrement f (d = f − 1)
0001 00d fffff IORWF f,d Inclusive OR W with F (d = f OR W)
0001 01d fffff ANDWF f,d AND W with F (d = f AND W)
0001 10d fffff XORWF f,d Exclusive OR W with F (d = f XOR W)
0001 11d fffff ADDWF f,d Add W with F (d = f + W)
0010 00d fffff MOVF f,d Move F (d = f)
0010 01d fffff COMF f,d Complement f (d = NOT f)
0010 10d fffff INCF f,d Increment f (d = f + 1)
0010 11d fffff DECFSZ f,d Decrement f (d = f − 1) and skip if zero
0011 00d fffff RRF f,d Rotate right F (rotate right through carry)
0011 01d fffff RLF f,d Rotate left F (rotate left through carry)
0011 10d fffff SWAPF f,d Swap 4-bit halves of f (d = f<<4 | f>>4)
0011 11d fffff INCFSZ f,d Increment f (d = f + 1) and skip if zero
0100 bbb fffff BCF f,b Bit clear f (Clear bit b of f)
0101 bbb fffff BSF f,b Bit set f (Set bit b of f)
0110 bbb fffff BTFSC f,b Bit test f, skip if clear (Test bit b of f)
0111 bbb fffff BTFSS f,b Bit test f, skip if set (Test bit b of f)
1000 kkkkkkkk RETLW k Set W to k and return
1001 kkkkkkkk CALL k Save return address, load PC with k
101 kkkkkkkkk GOTO k Jump to address k (9 bits!)
1100 kkkkkkkk MOVLW k Move literal to W (W = k)
1101 kkkkkkkk IORLW k Inclusive or literal with W (W = k OR W)
1110 kkkkkkkk ANDLW k AND literal with W (W = k AND W)
1111 kkkkkkkk XORLW k Exclusive or literal with W (W = k XOR W)


14-bit PIC instruction set
Opcode（二进制） 助记元 说明
00 0000 0000 0000 NOP No operation
00 0000 0000 1000 RETURN Return from subroutine, W unchanged
00 0000 0000 1001 RETFIE Return from interrupt
00 0000 0110 0010 OPTION Write W to OPTION register
00 0000 0110 0011 SLEEP Go into standby mode
00 0000 0110 0100 CLRWDT Reset watchdog timer
00 0000 0110 01ff TRIS f Write W to tristate register f
00 0000 1 fffffff MOVWF f Move W to f
00 0001 0 xxxxxxx CLRW Clear W to 0 (W = 0)
00 0001 1 fffffff CLRF f Clear f to 0 (f = 0)
00 0010 d fffffff SUBWF f,d Subtract W from f (d = f − W)
00 0011 d fffffff DECF f,d Decrement f (d = f − 1)
00 0100 d fffffff IORWF f,d Inclusive OR W with F (d = f OR W)
00 0101 d fffffff ANDWF f,d AND W with F (d = f AND W)
00 0110 d fffffff XORWF f,d Exclusive OR W with F (d = f XOR W)
00 0111 d fffffff ADDWF f,d Add W with F (d = f + W)
00 1000 d fffffff MOVF f,d Move F (d = f)
00 1001 d fffffff COMF f,d Complement f (d = NOT f)
00 1010 d fffffff INCF f,d Increment f (d = f + 1)
00 1011 d fffffff DECFSZ f,d Decrement f (d = f − 1) and skip if zero
00 1100 d fffffff RRF f,d Rotate right F (rotate right through carry)
00 1101 d fffffff RLF f,d Rotate left F (rotate left through carry)
00 1110 d fffffff SWAPF f,d Swap 4-bit halves of f (d = f<<4 | f>>4)
00 1111 d fffffff INCFSZ f,d Increment f (d = f + 1) and skip if zero
01 00 bbb fffffff BCF f,b Bit clear f (Clear bit b of f)
01 01 bbb fffffff BSF f,b Bit set f (Set bit b of f)
01 10 bbb fffffff BTFSC f,b Bit test f, skip if clear (Test bit b of f)
01 11 bbb fffffff BTFSS f,b Bit test f, skip if set (Test bit b of f)
10 0 kkkkkkkkkkk CALL k Save return address, load PC with k
10 1 kkkkkkkkkkk GOTO k Jump to address k (11 bits)
11 00xx kkkkkkkk MOVLW k Move literal to W (W = k)
11 01xx kkkkkkkk RETLW k Set W to k and return
11 1000 kkkkkkkk IORLW k Inclusive or literal with W (W = k OR W)
11 1001 kkkkkkkk ANDLW k AND literal with W (W = k AND W)
11 1010 kkkkkkkk XORLW k Exclusive or literal with W (W = k XOR W)
11 110x kkkkkkkk SUBLW k Subtract W from literal (W = k − W)
11 111x kkkkkkkk ADDLW k Add literal to W (W = k + W)

PIC刻录器

刻录芯片的方式有两种：普通刻录和在线刻录。

早期的 PIC16C 系列需使用平行刻录。 程序存储器为 Flash 的版本使用方便的序列刻录方式，称为 ICSP。

开发环境

Microchip 公司提供免费的开发环境 (MPLAB IDE) 与汇编器，也出售付费与提供有条件免费版本的 C 语言编译器。另有第三方软件商开发各式 C, BASIC 等编译器与开发环境可以选用。

MPLAB 的下一代多平台开发环境 MPLAB-X (基于 Java 技术) 目前尚处于 beta 阶段。

外部链接

 
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