PIC单片机16F84的内部硬件资源（三）

http://　　i/o口

　　单片机作为一个控制器件必定有数据输入和输出。输入量可能是温度、压力、转速等，而输出量可能是开关量和数据，以保证受控过程在规定的范围内运行。数据的输入和输出都需通过单片机内部有关电路，再与引脚构成输入/输出(i/o)端口。pic16f84单片机芯片有两个i/o端口(prota和portb)。端口a为5位口，端口b为8位口，共占用13位引脚。每个端口由一个锁存器(即数据存储器中的特殊功能寄存器05h、06h单元)、一个输出驱动器和输入缓冲器等组成。当把i/o口作输出时，数据可以锁存；作输入口时，数据可以缓冲。

　　16f84 porta口中的ra4是斯密特触发输入、漏极开路输出。而其它的ra口引脚都是ttl电平输入和全cmos驱动输出。端口portb是一个八位双向可编程i/o口。各端口虽然也由锁存器、驱动器、缓冲器等构成，但因功能略有不同而导致电路亦存在差别。现以porta口的ra0 ～ra3的电路(见左图)为例，说明其基本工作原理。

　　图中ra口的i/o引脚是由数据方向位(寄存器trisa)来定义数据流向。当trisa寄存器的位置为“1”时，其输出驱动器(由p沟道和n沟道mos管串接而成)呈高阻态，即两个mos管均截止，i/o口被定义为输入。此时，数据由i/o端输入，经ttl输入缓冲器到d触发器。当执行读指令时，此d触发器使能，数据经三态门进入数据总线。

　　当trisa的位置为“0”时，i/o口被定义为输出，此时输出锁存器的输出电平就是i/o口的输出电平。

　　读porta寄存器的结果就是读取i/o引脚上的电平，而写porta寄存器的结果是写入i/o锁存器。所有的写i/o口的操作都是一个“读入/修改/写入”的过程，即先读i/o引脚电平，然后由程序修改(按要求给定一个值)，再置入i/o锁存器。

　　pic16f84单片机的输出可提供20ma的电流，所以它可直接驱动led。porta和portb各个位均可分别定义为输入和输出。下面以porta口初始化程序的实例，说明选择i/o口的方法。

　　clrf porta；端口a被清零
　　bsf status；状态寄存器status的rpo位置为1，选bank1。
　　movlw 0xcf ；将定向值
　　　　　　　　 ；11001111置入w工作寄存器
　　movwf trisa；置ra(3～0)位为输入
　　　　　　　　 ；ra 5?4位为输出
　　　　　　　 　 ；trisa 7?6位未用

　　在使用i/o口时应注意：

　　(1)当需要一个i/o口一会做输入、一会又做输出时，输出值会不确定。

　　(2)i/o引脚输出驱动电路为cmos互补推挽输出。当其为输出状态时，不能与其它输出脚接成“线或”或“线与”，否则，会因电流过载烧坏单片机。

　　(3)当对i/o口进行写操作后不宜直接进行读操作，一般要求在两条连续的写、读指令间至少加入一条nop指令。
　　例：movwf 6 ；写i/o
　　nop ；稳定i/o电平
　　movf 6，w；读i/o

　　5?堆栈

　　单片机执行程序时，常常要执行调用子程序。这样就产生了一个问题：如何记忆是从何处调用的子程序，以便执行子程序之后正确返回。此外，在程序执行过程中，还可能会发生中断，转而执行中断子程序，这时，又如何记忆从何处中断，以便返回呢?

　　满足上述功能的方法就是“堆栈”技术。

　　“堆栈”是一个用来保存临时数据的栈区。当主程序调用子程序时，单片机执行到call指令或发生中断时，就自动将下一条指令的地址“压栈”保存到栈区。当子程序结束，单片机执行返回指令时，就自动地把栈区的内容“弹出”，作为下步指令执行的新地址。

　　pic16f84单片机芯片内有一个8级13位宽(与pc同宽)的硬件堆栈，此堆栈既不占用程序存储空间，也不占用数据存储空间。当执行一条call指令或一个中断被响应后，程序计数器pc中的断点地址就自动被压栈(push)保护，而当执行return、retlw或者retfie指令时，堆栈中的断点地址会弹回(pop)程序计数器pc中。无论是push还是pop操作，都不影响pclath寄存器的内容。