PIC單片機(jī)教程-內(nèi)部硬件資源之I/O口

　　I/O口單片機(jī)作為一個(gè)控制器件必定有數(shù)據(jù)輸入和輸出。輸入量可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，而輸出量可能是開關(guān)量和數(shù)據(jù)，以保證受控過(guò)程在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行。數(shù)據(jù)的輸入和輸出都需通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部有關(guān)電路，再與引腳構(gòu)成輸入/輸出(I/O)端口。PIC16F84單片機(jī)芯片有兩個(gè)I/O端口(PROTA和PORTB)。端口A為5位口，端口B為8位口，共占用13位引腳。每個(gè)端口由一個(gè)鎖存器(即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的特殊功能寄存器05H、06H單元)、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器等組成。當(dāng)把I/O口作輸出時(shí)，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入口時(shí)，數(shù)據(jù)可以緩沖。
　　16F84 PORTA口中的RA4是斯密特觸發(fā)輸入、漏極開路輸出。而其它的RA口引腳都是TTL電平輸入和全CMOS驅(qū)動(dòng)輸出。端口PORTB是一個(gè)八位雙向可編程I/O口。各端口雖然也由鎖存器、驅(qū)動(dòng)器、緩沖器等構(gòu)成，但因功能略有不同而導(dǎo)致電路亦存在差別?，F(xiàn)以PORTA口的RA0 ～RA3的電路(見左圖)為例，說(shuō)明其基本工作原理。
　　圖中RA口的I/O引腳是由數(shù)據(jù)方向位(寄存器TRISA)來(lái)定義數(shù)據(jù)流向。當(dāng)TRISA寄存器的位置為“1”時(shí)，其輸出驅(qū)動(dòng)器(由P溝道和N溝道MOS管串接而成)呈高阻態(tài)，即兩個(gè)MOS管均截止，I/O口被定義為輸入。此時(shí)，數(shù)據(jù)由I/O端輸入，經(jīng)TTL輸入緩沖器到D觸發(fā)器。當(dāng)執(zhí)行讀指令時(shí)，此D觸發(fā)器使能，數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門進(jìn)入數(shù)據(jù)總線。
　　當(dāng)TRISA的位置為“0”時(shí)，I/O口被定義為輸出，此時(shí)輸出鎖存器的輸出電平就是I/O口的輸出電平。
　　讀PORTA寄存器的結(jié)果就是讀取I/O引腳上的電平，而寫PORTA寄存器的結(jié)果是寫入I/O鎖存器。所有的寫I/O口的操作都是一個(gè)“讀入/修改/寫入”的過(guò)程，即先讀I/O引腳電平，然后由程序修改(按要求給定一個(gè)值)，再置入I/O鎖存器。
　　PIC16F84單片機(jī)的輸出可提供20mA的電流，所以它可直接驅(qū)動(dòng)LED。PORTA和PORTB各個(gè)位均可分別定義為輸入和輸出。下面以PORTA口初始化程序的實(shí)例，說(shuō)明選擇I/O口的方法。
　　CLRF PORTA；端口A被清零BSF STATUS；狀態(tài)寄存器STATUS的RPO位置為1，選BANK1。
　　MOVLW 0xCF ；將定向值；11001111置入W工作寄存器MOVWF TRISA；置RA(3～0)位為輸入；RA 5?4位為輸出；TRISA 7?6位未用在使用I/O口時(shí)應(yīng)注意：
　　(1)當(dāng)需要一個(gè)I/O口一會(huì)做輸入、一會(huì)又做輸出時(shí)，輸出值會(huì)不確定。
　　(2)I/O引腳輸出驅(qū)動(dòng)電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出。當(dāng)其為輸出狀態(tài)時(shí)，不能與其它輸出腳接成“線或”或“線與”，否則，會(huì)因電流過(guò)載燒壞單片機(jī)。
　　(3)當(dāng)對(duì)I/O口進(jìn)行寫操作后不宜直接進(jìn)行讀操作，一般要求在兩條連續(xù)的寫、讀指令間至少加入一條NOP指令。
　　例：MOVWF 6 ；寫I/ONOP ；穩(wěn)定I/O電平MOVF 6，W；讀I/O5?堆棧單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，常常要執(zhí)行調(diào)用子程序。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問題：如何記憶是從何處調(diào)用的子程序，以便執(zhí)行子程序之后正確返回。此外，在程序執(zhí)行過(guò)程中，還可能會(huì)發(fā)生中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷子程序，這時(shí)，又如何記憶從何處中斷，以便返回呢?
　　滿足上述功能的方法就是“堆棧”技術(shù)。
　　“堆?！笔且粋€(gè)用來(lái)保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的棧區(qū)。當(dāng)主程序調(diào)用子程序時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行到CALL指令或發(fā)生中斷時(shí)，就自動(dòng)將下一條指令的地址“壓?！北４娴綏^(qū)。當(dāng)子程序結(jié)束，單片機(jī)執(zhí)行返回指令時(shí)，就自動(dòng)地把棧區(qū)的內(nèi)容“彈出”，作為下步指令執(zhí)行的新地址。
　　PIC16F84單片機(jī)芯片內(nèi)有一個(gè)8級(jí)13位寬(與PC同寬)的硬件堆棧，此堆棧既不占用程序存儲(chǔ)空間，也不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令或一個(gè)中斷被響應(yīng)后，程序計(jì)數(shù)器PC中的斷點(diǎn)地址就自動(dòng)被壓棧(PUSH)保護(hù)，而當(dāng)執(zhí)行RETURN、RETLW或者RETFIE指令時(shí)，堆棧中的斷點(diǎn)地址會(huì)彈回(POP)程序計(jì)數(shù)器PC中。無(wú)論是PUSH還是POP操作，都不影響PCLATH寄存器的內(nèi)容?！　　　?簡(jiǎn)述PIC單片機(jī)I/O口的功能。
　　20?PIC16C64A/RL64與PIC16C65的管腳數(shù)相等，管腳功能相近，但PIC16C64A/RL64的{16}腳無(wú)CCP2、{25}腳無(wú)TX/CK、{26}腳無(wú)RX/DT等功能，試?yán)L出PIC16C64A/RL64的管腳功能圖。