PIC汇编编程16个实战案例

原创于 2025-11-04 09:40:08 发布 · 562 阅读

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#PIC汇编 #嵌入式系统 #MPASM #定时器 #中断 #ADC #UART #PWM #I²C #EEPROM #看门狗 #低功耗 #Bootloader #CRC校验

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PIC汇编编程实战精要：16个经典案例的深度拆解与工程启示

在嵌入式系统的世界里，C语言早已成为主流开发工具，但当你真正深入底层调试、优化性能瓶颈或应对极端资源限制时，汇编语言的价值便无可替代。尤其对于Microchip的PIC系列微控制器——这款广泛应用于工业控制、消费电子和汽车电子领域的“老将”，掌握其汇编编程技巧，意味着你能 精准掌控每一个指令周期，直面硬件行为，实现极致效率 。

本文不走寻常路，不堆砌术语，而是通过16个真实可用的汇编实例，带你从点亮第一颗LED开始，逐步构建起完整的嵌入式系统能力图谱。这些代码并非教学玩具，它们源自实际项目经验，基于经典的PIC16F877A等型号编写，采用MPASM兼容语法，具备高度可移植性与工程参考价值。

我们先从最基础却最具启发性的例子讲起：让一颗LED闪烁。看似简单，但它揭示了PIC架构的核心逻辑。

    LIST    P=16F877A
    INCLUDE "P16F877A.INC"

    ORG     0x00
    GOTO    MAIN

MAIN:
    BSF     STATUS, RP0      ; 切换到Bank1
    BCF     TRISB, 0         ; RB0设为输出
    BCF     STATUS, RP0      ; 回到Bank0

LOOP:
    BSF     PORTB, 0         ; LED亮
    CALL    DELAY
    BCF     PORTB, 0         ; LED灭
    CALL    DELAY
    GOTO    LOOP

DELAY:
    MOVLW   0xFF
    MOVWF   COUNT1
D1: MOVLW   0xFF
    MOVWF   COUNT2
D2: DECFSZ  COUNT2, F
    GOTO    D2
    DECFSZ  COUNT1, F
    GOTO    D1
    RETURN

    END

这段代码的关键在于理解 寄存器组切换机制 。TRISB位于Bank1，而PORTB在Bank0，如果不正确操作STATUS.RP0位，配置就会失败。这也是很多初学者踩坑的地方：明明写了端口操作，灯却不亮——问题往往出在Bank没切对。

延时函数用的是双重循环计数，虽然精度不高（受温度、电压影响），但在非实时场景下足够用。如果你追求精确时间控制，就得上定时器了。

说到定时器，TMR0是个好帮手。它是个8位定时器/计数器，配合预分频器可以扩展定时范围。下面这个例子展示了如何用它实现接近1秒的延时：

INIT_TMR0:
    CLRF    TMR0
    MOVLW   0x87
    MOVWF   OPTION_REG       ; 内部时钟，预分频1:256
    RETURN

WAIT_1S:
    CLRF    COUNTER
WAIT_LOOP:
    BTFSS   INTCON, T0IF
    GOTO    WAIT_LOOP
    BCF     INTCON, T0IF
    INCF    COUNTER, F
    MOVLW   D'39'
    SUBWF   COUNTER, W
    BTFSS   STATUS, Z
    GOTO    WAIT_LOOP
    RETURN

计算一下：假设主频4MHz，指令周期1μs。TMR0每4×256=1024μs加1，溢出一次约262ms。39次就是大约1.02秒。当然，你可以通过调整初始值或改用中断方式进一步提升精度。

不过，真正的实时响应不能靠轮询。比如处理按键输入时，机械开关会有弹跳干扰。一个常见的做法是检测到按下后延时10ms再确认：

CHECK_KEY:
    BTFSS   PORTB, 1         ; 检测低电平
    GOTO    KEY_PRESSED
    RETURN

KEY_PRESSED:
    CALL    DELAY_10MS
    BTFSS   PORTB, 1
    GOTO    DEBOUNCED
    RETURN                   ; 是干扰，退出

DEBOUNCED:
    BTFSC   PORTB, 1         ; 是否已释放？
    GOTO    CHECK_KEY        ; 还没释放，继续等待
    RETURN                   ; 真实按键事件发生

这种软件去抖成本极低，适合大多数应用。但如果按键需要快速响应或多键并发，建议结合状态机设计更复杂的扫描逻辑。

当外部事件要求立即响应时，就得启用中断。以RB0/INT引脚为例，它可以配置为下降沿触发紧急中断：

INIT_INT:
    BSF     STATUS, RP0
    BCF     OPTION_REG, 6    ; 下降沿触发
    BCF     STATUS, RP0
    BSF     INTCON, INTE     ; 使能INT中断
    BSF     INTCON, GIE      ; 开启全局中断
    RETURN

ISR:
    BTFSS   INTCON, INTF
    RETFIE
    BCF     INTCON, INTF
    CALL    HANDLE_INTERRUPT
    RETFIE

    ORG     0x04
    GOTO    ISR

中断向量固定在0x04地址，必须手动清除标志位，否则会反复进入ISR。这类机制常用于急停按钮、脉冲计数或唤醒信号检测。

模拟信号采集也是常见需求。PIC内置的ADC模块支持多通道输入，配置起来也不复杂：

INIT_ADC:
    BSF     STATUS, RP0
    MOVLW   B'10000011'
    MOVWF   ADCON1           ; AN0~AN7为模拟输入
    MOVLW   B'01000001'
    MOVWF   ADCON0           ; 选择通道0，开启ADC
    BCF     STATUS, RP0
    RETURN

READ_AN0:
    BSF     ADCON0, GO_DONE  ; 启动转换
WAIT_DONE:
    BTFSC   ADCON0, GO_DONE
    GOTO    WAIT_DONE
    MOVF    ADRESH, W        ; 返回高8位结果
    RETURN

注意采样时间要足够长（Tacq ≥ 20μs），且参考电压要稳定。如果精度要求高，还可以加入多次采样取平均的策略。

通信接口方面，UART是最常用的调试手段。初始化EUSART模块后即可发送字符：

INIT_UART:
    BSF     STATUS, RP0
    BSF     TRISC, 6         ; TX输出
    BCF     TRISC, 7         ; RX输入
    MOVLW   B'00100100'
    MOVWF   TXSTA            ; 高速模式，使能发送
    MOVLW   B'10010000'
    MOVWF   RCSTA            ; 使能串行端口
    MOVLW   25               ; SPBRG = (Fosc/(64*baud))-1 ≈ 25 @ 4MHz, 9600bps
    MOVWF   SPBRG
    BCF     STATUS, RP0
    RETURN

TX_CHAR:
    MOVWF   TXREG
    BSF     TXSTA, TRMT      ; 等待移位寄存器空
    RETURN

波特率设置是个关键点。SPBRG的计算依赖于Fosc和是否启用高速模式。一旦配错，通信就会乱码。

数据持久化怎么办？EEPROM派上用场了。写入过程需要特殊解锁序列防止误操作：

WRITE_EEPROM:
    MOVLW   0x05
    MOVWF   EEADR
    MOVLW   'A'
    MOVWF   EEDATA
    BSF     STATUS, RP0
    BCF     EECON1, EEPGD
    BSF     EECON1, WREN
    MOVLW   0x55
    MOVWF   EECON2
    MOVLW   0xAA
    MOVWF   EECON2
    BSF     EECON1, WR
    BTFSC   EECON1, WR       ; 等待完成（约10ms）
    GOTO    $-1
    BCF     EECON1, WREN
    BCF     STATUS, RP0
    RETURN

每次写操作耗时较长，期间不能中断CPU，因此不适合频繁更新的数据。更适合保存校准参数、用户设置这类静态信息。

若需调节电机速度或LED亮度，PWM是理想选择。利用CCP模块和Timer2可轻松生成：

INIT_PWM:
    BSF     STATUS, RP0
    MOVLW   B'00001100'
    MOVWF   CCP1CON          ; PWM模式
    MOVLW   255
    MOVWF   PR2              ; 设定周期
    MOVLW   B'00000100'
    MOVWF   T2CON            ; 启动Timer2，分频1:1
    BCF     STATUS, RP0
    RETURN

SET_DUTY:
    MOVF    DUTY_H, W
    MOVWF   CCPR1L
    BCF     CCP1CON, DC1B1
    BCF     CCP1CON, DC1B0   ; 占空比低位清零
    RETURN

硬件自动输出波形，完全不占用CPU资源，效率极高。

有些低端PIC没有硬件I²C模块，只能用GPIO模拟协议时序。起始信号如下：

I2C_START:
    BCF     SCL
    CALL    DELAY_US
    BCF     SDA
    CALL    DELAY_US
    BSF     SCL
    CALL    DELAY_US
    RETURN

严格遵守时序是成功通信的前提，推荐使用至少4MHz以上晶振以保证时钟精度。

相比之下，SPI就简单多了。SSP模块支持主从模式，发送接收同步进行：

SPI_SEND:
    MOVWF   SSPBUF
WAIT_SPI:
    BTFSS   SSPSTAT, BF
    GOTO    WAIT_SPI
    MOVF    SSPBUF, W        ; 全双工，读回接收到的数据
    RETURN

只要连接好SCK、SDO、SDI和SS线，配置好模式和速率，通信就很可靠。

系统稳定性也不能忽视。看门狗定时器（WDT）能在程序跑飞时强制复位：

CLRWDT                     ; 定期喂狗
    ...
    GOTO    $-1             ; 若未及时刷新，将触发复位

默认超时时间在18ms到2.3秒之间，可通过预分频调整。关键是确保在正常运行路径中定期调用 CLRWDT 。

为了降低功耗，特别是电池供电设备，睡眠模式非常有用：

SLEEP_MODE:
    BCF     STATUS, RP0
    SLEEP                  ; 进入休眠，电流可降至几μA
    NOP
    GOTO    $              ; 唤醒后从此处继续执行

可通过WDT超时、外部中断或BOR等方式唤醒，非常适合间歇工作的传感器节点。

查表操作在显示驱动中很常见，比如七段数码管译码：

GET_TABLE:
    ADDWF   PCL, F
    RETLW   '0'
    RETLW   '1'
    RETLW   '2'
    RETLW   '3'
    RETLW   '4'
    RETLW   '5'
    RETLW   '6'
    RETLW   '7'
    RETLW   '8'
    RETLW   '9'
    RETURN

利用PCL自增特性实现跳转，高效简洁。但要注意跨页面时需提前设置PCLATH。

在一个无操作系统的小型系统中，任务调度通常采用轮询框架：

MAIN_LOOP:
    CALL    TASK_LED
    CALL    TASK_KEY
    CALL    TASK_ADC
    CALL    TASK_COM
    GOTO    MAIN_LOOP

前后台结构简单明了，但要注意避免某个任务阻塞太久。加入状态机可减少重复扫描开销。

通信数据容易受干扰，加入CRC校验能显著提高可靠性：

CALC_CRC:
    CLRF    CRC_REG
    MOVLW   LEN
    MOVWF   COUNT
    LEA     TABLE_ADDR, W
    MOVWF   FSR
NEXT_BYTE:
    MOVF    INDF, W
    XORWF   CRC_REG, W
    MOVWF   INDEX
    MOVF    CRC_TABLE+0, W
    MOVWF   CRC_REG
    INCF    FSR, F
    DECFSZ  COUNT, F
    GOTO    NEXT_BYTE
    RETURN

查表法加速计算，适合资源紧张的环境。

最后，想实现固件远程升级？一个简易Bootloader就能搞定：

BOOT_CHECK:
    BTFSS   PORTE, 0         ; 检查特定引脚决定是否进入下载模式
    GOTO    USER_APP
    CALL    RX_NEW_CODE
    CALL    WRITE_FLASH
    RETURN

通过UART接收新程序并写入Flash，完成ISP在线编程。注意保护引导区不被覆盖，否则变砖风险极高。

这16个实例单独看是功能模块，组合起来就是一个完整的嵌入式控制系统骨架：

[传感器] → ADC → [MCU(PIC)] ↔ UART → [PC]
                ↕
           [LED/按键]   [EEPROM]
                ↕
             [PWM→电机]  [I²C→LCD]

典型工作流程包括：上电初始化外设 → 主循环检测输入 → 触发事件执行动作（如ADC采样后通过UART上传）→ 支持低功耗待机与中断唤醒 → 关键数据存入EEPROM。

为什么还要学汇编？三个字： 控得住 。
- 资源紧张？汇编代码体积小，适合Flash仅几KB的老款MCU；
- 实时性要求高？你能精确知道每条指令花多少时间，避开C编译器带来的不确定性；
- 教学意义强？它强迫你思考“软硬一体”的本质，建立真正的系统级思维。

即便未来转向RISC-V或其他新架构，这种贴近硬件的设计理念依然适用。这些代码或许不会直接用于量产产品，但它们是你理解编译器行为、分析反汇编、调试疑难问题的基石。

说到底，掌握汇编不是为了取代高级语言，而是为了在关键时刻， 你能亲手握住那根通往硬件的最后一根导线 。

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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