PIC16C925/926微控制器：设计中的利器

在电子设计的领域里，一款性能卓越、功能丰富的微控制器往往是项目成功的关键。今天，我们就来深入探讨Microchip的PIC16C925/926微控制器，看看它有哪些独特之处，能为我们的设计带来怎样的便利。

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1. 器件概述

PIC16C925/926系列属于PIC16CXXX中低端系列的低功耗、高性能、全静态8位微控制器，集成了LCD驱动模块。该系列有两种类型，“C”型工作在标准电压范围，“LC”型则能适应更宽的电压范围。它们有64引脚和68引脚封装，以及裸片形式，不同配置在功能上基本一致，只是PIC16C926在EPROM程序内存和数据内存上更具优势。

1.1 主要特性

这两款微控制器具备诸多出色特性。高性能RISC CPU仅需学习35条单字指令，除程序分支需两个周期外，其余指令均为单周期执行，工作速度范围为DC - 20 MHz时钟输入，DC - 200 ns指令周期。内存方面，PIC16C925有4K x 14位的EPROM程序内存和176字节数据内存，PIC16C926则达到8K x 14位的EPROM程序内存和336字节数据内存。

外设功能也十分强大，拥有25个I/O引脚，具备独立的方向控制，还有25 - 27个仅用于输入的引脚。具备多个定时器模块，如8位的Timer0、16位的Timer1和带预分频器和后分频器的8位Timer2。还有捕获/比较/PWM模块、同步串行端口模块（支持SPI和I²C模式）、10位5通道的模数转换器以及可编程的LCD时序模块。

特殊功能同样实用，包括上电复位、上电定时器、振荡器启动定时器、看门狗定时器、可编程代码保护、可选振荡器选项和在线串行编程等。采用CMOS技术，低功耗、高速，工作电压范围宽，适用于商业和工业温度范围。

2. 内存组织

2.1 程序内存组织

PIC16C925/926的程序计数器为13位，可寻址8K x 14的程序内存空间。PIC16C925仅物理实现了前4K x 14（0000h - 0FFFh），超出部分会回绕。复位向量位于0000h，中断向量在0004h。

2.2 数据内存组织

数据内存分为四个存储体，包含通用寄存器和特殊功能寄存器。通过STATUS寄存器的RP1和RP0位进行存储体选择。部分通用寄存器未物理实现，用于跨存储体的通用访问。

2.3 特殊功能寄存器

特殊功能寄存器分为核心和外设两类。核心相关的寄存器如STATUS、OPTION、INTCON等，用于控制CPU的状态和操作；外设相关的寄存器则用于控制各个外设模块的功能。

3. I/O端口

PIC16C925/926的I/O端口部分引脚与外设功能复用。当外设启用时，对应引脚不能作为通用I/O引脚。

3.1 PORTA和TRISA寄存器

RA4/T0CKI引脚为施密特触发输入和开漏输出，其他RA端口引脚为TTL输入电平和全CMOS输出驱动器。TRISA寄存器控制RA引脚的方向，RA4还可作为Timer0模块的时钟输入，其他RA引脚可作为模拟输入和模拟VREF输入。

3.2 PORTB和TRISB寄存器

PORTB是8位双向端口，TRISB寄存器控制其方向。PORTB引脚有内部弱上拉，可通过OPTION寄存器的RBPU位控制。部分PORTB引脚（RB7 - RB4）具有电平变化中断功能，可用于唤醒设备。

3.3 PORTC和TRISC寄存器

PORTC是6位双向端口，每个引脚可通过TRISC寄存器独立配置为输入或输出。PORTC引脚与多个外设功能复用，使用时需注意TRIS位的设置。

3.4 PORTD和TRISD寄存器

PORTD是8位端口，前五个引脚可配置为通用I/O引脚或LCD段驱动器，RD5、RD6和RD7可作为数字输入、LCD段或公共驱动器。TRISD控制PORTD作为数字端口时引脚的方向。

3.5 PORTE、PORTF和PORTG

这三个端口均为仅数字输入端口，每个引脚与LCD段驱动器复用。要将引脚配置为数字端口，需清除LCDSE寄存器的相应位。

3.6 I/O编程注意事项

在使用I/O端口时，读写操作实际上是先读再写，因此在对既有输入又有输出的端口使用读 - 修改 - 写指令时需谨慎。连续对I/O端口进行写和读操作时，要确保引脚电压稳定，必要时可插入NOP指令。

4. 定时器模块

4.1 Timer0模块

Timer0是8位定时器/计数器，可读可写，具有8位软件可编程预分频器，可选择内部或外部时钟源，溢出时可产生中断。在定时器模式下，每指令周期递增；计数器模式下，根据RA4/T0CKI引脚的边沿变化递增。预分频器可在Timer0和看门狗定时器之间共享。

4.2 Timer1模块

Timer1是16位定时器/计数器，由TMR1H和TMR1L两个8位寄存器组成。可工作在定时器或计数器模式，通过TMR1CS位选择。在定时器模式下，每指令周期递增；计数器模式下，在外部时钟输入的上升沿递增。还可通过T1OSCEN位启用内部振荡器，该振荡器在SLEEP模式下可继续运行。

4.3 Timer2模块

Timer2是8位定时器，带有预分频器和后分频器，可作为CCP模块PWM模式的时基，也可作为主模式SPI时钟的时基。TMR2寄存器可读可写，在设备复位时清零。

5. 捕获/比较/PWM（CCP）模块

CCP模块包含一个16位寄存器，可作为捕获寄存器、比较寄存器或PWM主/从占空比寄存器。

5.1 捕获模式

在捕获模式下，CCPR1H:CCPR1L捕获TMR1寄存器的16位值，可选择不同的触发边沿。捕获时，中断请求标志位CCP1IF置位，需软件清除。

5.2 比较模式

比较模式下，16位CCPR1寄存器值与TMR1寄存器对的值不断比较，根据CCP1M3:CCP1M0位的设置，对RC2/CCP1引脚进行相应操作，并产生比较中断。

5.3 PWM模式

PWM模式下，CCP1引脚可产生最高10位分辨率的PWM输出。PWM周期由PR2寄存器设置，占空比由CCPR1L寄存器和CCP1CON<5:4>位指定。

6. 同步串行端口（SSP）模块

SSP模块可用于与其他外设或微控制器通信，支持SPI和I²C两种模式。

6.1 SPI模式

SPI模式可同步传输和接收8位数据，通常使用三个引脚（SDO、SDI、SCK），在从模式下还可使用第四个引脚（SS）。通过配置SSPCON和SSPSTAT寄存器的控制位，可指定主/从模式、时钟极性、时钟边沿、时钟速率和从选择模式。

6.2 I²C模式

I²C模式采用两线串行接口，遵循全面的协议确保数据可靠传输。设备有地址，主设备发起数据传输，产生时钟信号。SSP模块实现了除通用调用支持外的所有从功能，并在硬件上提供START和STOP位中断，方便实现主功能。

7. 模数转换器（A/D）模块

A/D转换器模块有五个输入，通过逐次逼近产生10位数字结果。可在SLEEP模式下工作，但A/D时钟需来自内部RC振荡器。通过ADCON0和ADCON1寄存器控制操作和端口引脚功能。

8. LCD模块

LCD模块可驱动静态或多路复用LCD面板，支持最多32段和4个公共端。通过LCDCON、LCDSE和LCDPS控制寄存器定义LCD面板的时序要求，通过LCDD00 - LCDD15寄存器控制像素数据。

9. 特殊功能

9.1 配置位

配置位可选择设备的各种配置，如振荡器类型、是否启用上电定时器、看门狗定时器和欠压复位等。

9.2 振荡器配置

支持四种振荡器模式：LP（低功耗晶体）、XT（晶体/谐振器）、HS（高速晶体/谐振器）和RC（电阻/电容）。不同模式下，需根据晶体或谐振器的特性选择合适的外部元件。

9.3 复位

PIC16C925/926可区分多种复位类型，如上电复位、MCLR复位、看门狗定时器复位和欠压复位。部分寄存器在复位时不受影响，部分寄存器会复位到特定状态。

9.4 中断

该系列有九个中断源，包括外部中断、定时器溢出中断、端口变化中断等。中断控制寄存器记录中断请求，通过全局中断使能位GIE控制所有未屏蔽的中断。

9.5 看门狗定时器（WDT）

WDT是片上自由运行的RC振荡器，可在设备正常运行时产生复位，在SLEEP模式下唤醒设备。可通过配置位WDTE永久禁用。

9.6 掉电模式（SLEEP）

执行SLEEP指令进入掉电模式，此时看门狗定时器清零但继续运行，PD位清零，TO位置位，振荡器驱动器关闭。设备可通过外部复位、看门狗定时器唤醒或中断唤醒。

9.7 程序验证/代码保护

未编程代码保护位时，可读取片上程序内存进行验证。

9.8 ID位置

四个内存位置（2000h - 2003h）可用于存储校验和或其他代码标识号，正常执行时不可访问，编程/验证时可读可写。

9.9 在线串行编程

PIC16CXXX微控制器可在最终应用电路中进行串行编程，只需两条时钟和数据线，以及电源、地和编程电压线。

10. 开发支持

Microchip为PIC微控制器提供了丰富的硬件和软件开发工具，包括集成开发环境、汇编器/编译器/链接器、模拟器、仿真器、在线调试器、设备编程器和低成本演示板等，方便开发者进行开发和调试。

PIC16C925/926微控制器凭借其丰富的功能、高性能和低功耗等特点，在电子设计中具有广泛的应用前景。无论是工业控制、消费电子还是其他领域，它都能为我们的设计带来更多的可能性。作为电子工程师，我们可以充分利用其特性，开发出更加优秀的产品。大家在使用过程中有什么问题或者经验，欢迎在评论区分享交流。