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PIC12C5XX是美国Microchip公司推出的8位单片机，也是世界上第一个8脚封装的8位单片机系列。

§1.1  功能特点

一、高性能RISC结构CPU
       ·精简指令集，仅33条单字节指令，易学易用
       ·除地址分支跳转指令为双周期指令外，其余所有指令皆为单周期指令
       ·执行速度： DC～1μs
       ·二级硬件堆栈
       ·直接、间接、相对三种寻址方式

二、功能部件特性
       ·8位定时器/计数器TIMER0，带8位预分频器
       ·大驱动电流，I/O脚可直接驱动数码管（LED）显示
          - 每个I/O引脚最大控电流25mA
          - 每个I/O引脚最大灌电流20mA
       ·内置上电复位电路（POR）
       ·复位定时器，保障复位正常
       ·内部MCLR复位端加上拉电路，无需外接上拉
       ·内置自振式看门狗，防程序死锁
       ·程序保密位，可防止程序代码的非法拷贝
       ·低功耗睡眠功能
       ·I/O引脚可唤醒睡眠
       ·内置4MHz RC型振荡源，可省外接振荡
       ·可选外接振荡
          - RC：  低成本阻容振荡    
          - XT：  标准晶体/陶瓷振荡 
          - LP：  低速晶体，低功耗振荡

三、CMOS工艺特性
       ·低功耗
          ＜2mA   ＠5V，4MHz
          -15μA  ＠3V，32KHz
          -＜1μA  低功耗睡眠（Sleep）模式下
       ·全静态设计
       ·宽工作电压范围：2.5V～5.5V
       ·宽工作温度范围：
          商用级：   0℃～＋70℃
                   -工业级：－40℃～＋85℃
                   -汽车级：－40℃～＋125℃

§1.2  型号及引脚介绍

PIC12C5XX目前有二种型号，见下表：

表1.1  PIC12C5XX型号功能表

各型号管脚图如下：

PDIP，SOIC，Windowed CERDIP

VDD——> GP5/OSC1/CLKIN<——> GP4/OSC2<——> GP3/MCLR/VPP——>

<——VSS <——>GP0 <——>GP1 <——>GP2/T0CK1

下表描述了各引脚的功能。

表1.2  PIC12C5XX引脚功能

    从上表可看出，PIC12C5XX最多可以有5根I/O口线和1根输入口线（GP3）。

§1.3  PIC12C5XX内部结构
    PIC12C5XX 的总线结构采用的是数据总线（8位）和指令总线（12位）独立分开的”哈佛结构”，所以它具有精简指令集（RISC）的特点，速度快，效率高，并且功耗很低。

    PIC12C5XX在一个芯片上集成了8位的算术逻辑运算单元（ALU），0.5K～1K的12位程序存储器，25～41个8位数据寄存器以及8位的计数器，上电复位电路，复位定时器，看门狗等等。

图1.2  PIC12C5XX内部结构

§1.4  指令周期和流水作业
    PIC12C5XX的指令周期被分频成4个不重叠的节拍Q1～Q4，程序计数器PC在Q1节拍增1， 而指令是在Q4节拍从程序存储器中取出并置入指令译码器，并在下一个指令周期被执行， 如下图所示：

图1.3  指令周期

    指令的执行贯穿Q1～Q4节拍。

    如上所述，当CPU在执行一条指令的同时， 下一条指令的代码也同时被取出置入指令译码器，准备在下一指令周期执行，这就是PIC的流水作业方式，也是RISC结构单片机的特点，这种特点使单片机的运行速度可以达到很高。

除了地址分支跳转指令的执行周期是2个指令周期外，其余所有指令都是单周期指令， 见下图：

图1.4  流水作业
 

§1.5  程序存储器和堆栈
PIC12C5XX的程序存储器为12位长，其中PIC12C508为512字节，而PIC12C509为1024字节。复位向量为地址0，因为最后一个字节（PIC12C508为地址1FFH，PIC12C509为地址3FFH）存放有片内RC实际振荡的校正系数，其形式为指令MOVLW XX，用户不要使用这个字节，所以用户的程序应从地址000H开始存放，注意这点和PIC16C5X有所不同。

 
图1.5  程序存储器和堆栈

PIC12C5XX把程序存储器以512字节为单位进行分页管理，这样PIC12C508有一个页面程序区，而PIC12C509有2个页面程序区，由状态寄存器STATUS中的PA0位（STATUS<5>） 确定程序区的页面。这是因为PIC是RISC结构，所有指令都是单字节，在PIC12C5XX中， 一条指令中所包含的地址信息只有9位，只能直接寻址一个页面（512字节）；对于12C509，则还要由PA0位来辅助寻址2个页面（1024字节）的程序空间，即程序当需从一个页面跳转到另一个页面时（CALL、GOTO指令），应事先根据要跳转去的页面，把PA0位置为相应的值，请参阅状态寄存器的描述。

PIC12C5XX的堆栈有2层，有自己独立的空间，不占用程序存储器。注意它只能容纳二层子程序嵌套调用。堆栈的长度是12位，和PC长度一致，可以存放子程序调用时的PC值。

对堆栈的压入操作由子程序调用指令CALL完成，出栈操作则由子程序返回指令RETLW完成，请参阅第二章中这二条指令的详介。

§1.6  数据存储器

PIC12C5XX的数据存储器（RAM）由一些寄存器组成，分为特殊寄存器和通用寄存器二种。在PIC单片机中，对任何部件的操作都表现为对某一寄存器的操作，所以编程非常简单明了。

 
    * ： 非实际存在的寄存器，参见§1.6.1中详介。
图1.6  寄存器结构

从上图可看到，00h～06h为特殊寄存器，其余为通用寄存器。PIC12C508有25个通用寄存器，而PIC12C509则有41个通用寄存器，其中25个在Bank0，另16个在Bank1，关于寄存器的Bank方式，请参阅§1.6.1的FSR寄存器描述。

§1.6.1  特殊寄存器     

一、INDF（地址：00h） ── 间址寄存器
INDF是一个物理上不存在的寄存器，只是一个逻辑寄存器，用来进行间接寻址，实际的寻址地址为FSR<4:0>的值。

例：      MOVLW       10h
          MOVWF       FSR                ；实际地址10h（F10寄存器）→FSR
          MOVLW     55h
          MOVWF     INDF           ；数据55h→F10
          INCF        FSR              ；FSR增1（FSR=11h）
          MOVWF     INDF            ；数据55h→F11

     参阅后面FSR寄存器的描述。

二、TMR0（地址：01h） ── 定时器/计数器寄存器

二、TMR0（地址：01h） ── 定时器/计数器寄存器
TMR0对应于TIMER0，它是一个8位的定时器/计数器（在PIC16C5X中称其为RTCC），请参阅§1.8详介。

三、PCL（地址：02h） ── 程序计数器PC<7:0>

PIC12C5XX程序计数器PC最多可寻址1K（1024）程序区：

单片机一复位，PC值被置为全“1”指向程序区的最后一个字节。前面我们提过，这个地址存放的是芯片出厂时已放入的MOVLW XX指令（其中XX是片内振荡校正系数），所以单片机复位后会执行这条指令，然后PC马上翻转到000h，开始执行用户的程序代码。注意，页面选择位PA0 复位时也被清零，所以这时页面处于0页，请参阅有关状态寄存器STATUS的描述。

对于“GOTO”指令，它的指令码中含有跳转地址的低9位，即PC<8:0>，对于PIC12C509来说，状态寄存器的第5位（STATUS<5>）还会被置入PC<9>，以选择程序页面，从而寻址1K的程序空间。  

                         
图1.7  GOTO指令寻址方式

对于“CALL”指令或其他涉及会修改PCL的指令，它们的指令码中仅包含目的地址的低8位，即PC<7:0>，而PC<8>总是会被硬件自动清零，状态寄存器第5位（STATUS<5>）也会被置入PC<9>以选择程序页面（对于PIC12C509而言）。见下图：

                     
图1.8  CALL指令或修改PCL的指令寻址方式

从上图可看出，由于执行这些指令硬件总会清PC<8>=0，所以它们的起始地址都必须限于放在每个程序页面的上半区，即头上的256个字节空间内（0h～FFh或200h～2FFh）。

四、STATUS（地址：03h） ── 状态寄存器

STATUS寄存器包含了ALU的算术状态、芯片复位状态、程序页面位等信息。STATUS 可以被读/写，但是其中的复位状态位TO、PD不能由软件设置，它们的状态如何决定§1.12.7 会有详细描述。

图1.9  状态寄存器

在加法运算时，C是进位位；在减法运算时，C是借位的反。

例a：
          CLRF         F10          ；F10=0
          MOVLW       1             ；W=1
          SUBWF        F10              ；F10-W=-1（FFH），C=0（运算结果为负）

例b：
          MOVLW       1                ；W=1
          MOVWF       F10              ；F10=1
          CLRW                     ；W=0
          SUBWF        F10             ；F10-W=1，C=1（运算结果为正）

PD和TO两位可用来判断芯片复位的原因，GPWUF位也是用来判断芯片复位类型，请参阅§1.12.7描述。

五、FSR（地址：04h） ── 选择寄存器

FSR和INDF寄存器（地址：00h）配合完成间接寻址，请参阅前面有关INDF寄存器的描述。FSR寄存器宽度为5位，FSR<4:0>用来间接寻址32个寄存器，FSR<5> 则用来选择寄存器体（Bank），见下图：

图1.10  直接/间接寻址方式

          a、PIC12C508： 不存在寄存器体选，FSR<5>恒为“1”。
          b、PIC12C509： FSR<5>=1  Bank1，
          FSR<5>=0  Bank0。

六、OSCCAL（地址：05h） ── 内部振荡校正系数寄存器

PIC12C5XX内部集成有RC振荡供用户选择使用，OSCCAL<7:4> 包含了该振荡电路的校正系数，其上电初始值为“0111”，请参阅§1.11.4有关内部RC振荡的描述。

七、GPIO（地址：06h） ── I/O寄存器

PIC12C5XX有一个6位的I/O口，它在寄存器中的映像就是GPIO寄存器，GPIO<5:0>对应于 I/O口线GP5:GP0，GPIO<7:6>未用，恒为“0”。

八、TRIS ── I/O方向控制寄存器

TRIS是GP口线方向控制寄存器，用户不能直接寻址，必须通过执行“TRIS  6”指令来设置它。当执行“TRIS     6”指令后，W寄存器的内容即会被置入TRIS中。“1”将相应的I/O口线设为输入态（高阻态），“0”则被设为输出态。但是有二点例外，即GP3永远是输入态而GP2有可能由OPTION寄存器设置为输入态（T0CKI），而不理会TRIS中的设置内容。请参阅§1.2关于I/O口的描述。

例：
          MOVLW      0Fh          ；W=“00001111”
          TRIS             6             ；TRIS=“001111”，GP0:GP3为输入态
          GP4:GP5为输出态

各种复位都会置TRIS为全“1”。

九、OPTION ── 参数定义寄存器

OPTION用来定义一些芯片工作参数，见下图所示：

图1.11  OPTION寄存器

OPTION也是不能由用户直接寻址的，必须由执行“OPTION”指令来把W寄存器中的内容置入OPTION寄存器，如下例：
          MOVLW       7                ；W=“00000111”
          OPTION                      ；W→OPTION
各种复位都会置OPTION为全“1”。

注意即使TRIS中相应的GP2方向位是“0”，如果将TOCS置为“1”，则GP2也会被强置为输入态，即为T0CKI输入线。

有关OPTION各位的定义，请参阅各自相应的章节。

十、W ── 工作寄存器

W寄存器用来存放指令中的第二个操作数，或用来进行内部数据传送，或存放运算结果，是最常用的寄存器。

§1.6.2  通用寄存器

          PIC12C508： 07h ─ 1Fh        ；Bank0
          PIC12C509： 07h ─ 1Fh        ；Bank0
          30h ─ 3Fh                ；Bank1

通用寄存器在上电后的值是随机的，所以它属RAM性质。