超易学单片机入门(二)控制管脚电平的高低

    在PIC系列单片机入门并不难(1)中,我们已经把8条腿消化掉了,其实我们要弄明白的也就3只腿,我们再简单一些,先整明白两条腿,即GP0,GP1.这两条腿低级一点的用法,可以控制继电器,LED灯,高级一些的用法可以进行I2C总线,RS232总线的通信,作为扩展输入可以模拟出来A/D转换器(6--7bit),可以测量一个电阻的粗略值。作为输出也可以直接推动扬声器奏出音乐。这是后话暂且不提。

    现在要控制使用这两只腿了,这不得不首先要讲一下软件,要想讲明白软件又不得不涉及到单片机的内部结构。可能有朋友说啦,可别提这软件和结构了,以前俺就是让它们打败的,现在听到这个心里就打鼓。嘿嘿,不要紧,果真如你所说,那你就不妨跟着我再失败一次,反正多一次失败又不纳税吗,嘿嘿。不过你也要有思想准备,彻底弄明白是个渐进的过程。

    要说起这程序和单片机内部结构,还真是老大难,不过蟹黄蟹肉可都在里面。我现在要是给你说PIC单片机是哈佛结构的,51系列是冯-诺伊曼结构的话,恐怕你要立马走人了。所以我得用点心思不让你溜号。

    好在PIC系列的制造商(microchip 微芯公司)理解我等苦衷,全部只有35条指令,而且有一些指令我们一般很少使用,常用的也就十几句,用的时候查手册,无需记忆。就算我们两天学习一句,也就两三个月时间,总比到老了还怕它们强啊。废话少说先看下面的两个例语:

my_name006:   movlw  02h      '常数2进入w 
                          movwf  GPIO  'W的数进入寄存器GPIO 
          
    这就是我们编的程序里的两个句子,也叫源程序。有以下特点:

每行只能写一句话; 
每句话由四部分组成:

标号:  操作指令   操作数        '程序注释

下面我结合例子把这四部分解释一下。

    第一部分 my_name006: 叫做标号,它是由字母或数字组成,由冒号结束。标号可有可无,比如第二句就没有标号。 
    第二部分movlw 叫做操作指令。它是必须有的,不能省略。PIC 系列的单片机共有 35 条指令。 
    第三部分02h   叫做操作数。有的指令没有操作数或者操作数是默认的,也不用写。 
    第四部分是程序注释,必须以单引号开头,主要作用是提醒和备忘。注释也是可有可无。

    第二个例句中,省略了标号,当然注释也可以省略。他的指令是movwf, 操作数是GPIO。操作数不一定是数字,也可能是一个由字母组成的字符串
知道了语句格式以后,我们下面就学习一些常用语句。我们先把这两个例句弄清楚。

    这两句话的作用是把 2 这个常数写入到 GPIO 这个寄存器里。 
    单片机里有一些部件需要我们使用和操作,都是通过读写寄存器来实现的。每个部件都对应有操控它的寄存器,例如我们要控制使用的管脚GP0,GP1 这两个管脚对应的寄存器就叫做GPIO。对GPIO寄存器读操作,实际等效察看管脚电平的高低;对GPIO寄存器相应的位写1操作,实际等效让管脚输出高电平。写0,输出低电平。

    每个寄存器可以储存一个八位的二进制数。这八个位的每一位都有名称,从左向右的名称是: 
    左端第首位名称叫D7, 
    左端第二位名称叫D6, 
    左端第三位名称叫D5, 
    左端第四位名称叫D4, 
    左端第五位名称叫D3, 
    左端第六位名称叫D2, 
    左端第七位名称叫D1, 
    最后一位叫D0,

    而每一个位对应一个管脚的电平,例如当GPIO寄存器的D0位等于1时表示管脚GP0的电平是高电平。D0位等于0时表示管脚GP0的电平是低电平。常数2的八位二进制表示是“00000010”  所以,GPIO寄存器存放的8位2进制数的每个位的值以及管脚电平是: 
    D7对应于内部总线管脚的电平        D7=0  内部总线管脚输出低电平              
    D6对应于内部总线管脚的电平        D6=0  内部总线管脚输出低电平 
    D5对应于GP5 管脚的电平             D5=0   GP5 管脚输出低电平 
    D4对应于GP4 管脚的电平             D4=0   GP4 管脚输出低电平 
    D3对应于GP3 管脚的电平             D3=0   GP3 管脚输出低电平 
    D2对应于GP2 管脚的电平             D2=0   GP2 管脚输出低电平 
    D1对应于GP1 管脚的电平             D1=1   GP1 管脚输出低电平      
    D0对应于GP0 管脚的电平             D0=0   GP0 管脚输出低电平 
    
    D7、D6对应的内部时钟和数据总线我们现在暂且不要管它。以后本事大了再调教它们。在我们的例句中,向GPIO寄存器写入了2,常数2的八位二进制表示是“00000010”,如果此时GP0, Gp1等都已经被定义成输出的话,那么GP1输出高电平(接LED灯亮),GP0输出低电平(所接LED灯熄) 。

    截止到现在,你已经学会如何控制管脚的电平高低了。尽管还有一些疑问,比如怎样定义管脚为输出脚(以后会说),我得说,如果事先GP1,GP0这两个管脚处于输入状态,这两个例句无效,因为在这种状态下它们是控制不了电平的。

    无论如何,这一会儿,你就学会了两个指令,35条我看也没啥难的。  

    下面再加深一下对寄存器的认识:

    要把一个常数存储到寄存器,或者说写到一个寄存器中,仅用一条指令是办不到的,必须通过一个特殊的寄存器W,把数据倒过去. 这就应该使用到下面两个语句:

    movlw   02H     指令的意思是把一个常数存入特殊寄存器W, 这个常数是3,后面的H是表示十六进制 
    movwf   GPIO   指令的意思是把特殊寄存器W的数值存入寄存器,这个寄存器的名称是GPIO

    这里涉及到两个概念,常数和寄存器:

    常数好说,比如说十进制数35,26。但要注意,在单片机系统里我们一般不用十进制,而使用十六进制。有关数制转换方面的知识,是计算机的基础,必须会熟练地在二进制、十六进制、十进制之间转换,此处不再罗索。

    寄存器也叫单片机的内存,一个寄存器可以存储的数值范围是0--255,用十六进制表示就是0--FFH.用二进制表示就是00000000----11111111。“单片机之路”提醒您:以后要养成习惯用十六进制表示数。  

    那么,一个单片机里有多少个这样的寄存器哩,pic12ce512里面有1024个这样的寄存器可以供你使用,为了使用方便生产商已经给它们编上了号码,第一号码是000H,往下依照次序为 001H,002H........3FFH.(怎么样,开始用十六进制说事了吧,如果你不熟悉熟制转换赶紧补课还来得及。)

    有了编号就像我们居住的房间有了房间号码,使用就方便的多了.房间号码在邮政行业叫地址,因此我们称这些号码叫做寄存器地址,或称地址数。例如:名称为GPIO的寄存器,它的地址或地址数是06H。所以我们的两个例句完全等同于:

    my_name006:   movlw  02h      '常数2进入w 
                              movwf  06H      'W的数进入寄存器GPIO

    有两个寄存器比较特殊,它们没有地址,一个名字叫做W,另一个叫做TRIS.所以他们两个在存储数据的时候比较快,一个指令就可以解决问题,例如:movlw 03H 一条指令就把常数3写入到W寄存器了。关于TRIS寄存器,我们以后用到它再说。除了他们两个以外的其他所有寄存器,在写入数据时一般都要用两条指令进行。

    本文虽然只有两个指令,但主要目的是让大家接触一下指令,建立寄存器的概念以及他们同硬件部件的联系。增强学习的信心。能有这些体会,这一节就算过关了。

    随着以后的深入,你会发现小小单片机里面是一个大世界,兴趣也由此而生。

永不止步步 发表于02-13 09:59 浏览65535次
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