单片机与DSP中的PIC单片机16F84的内部硬件资源（三）

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 单片机，特别是 PIC16F84，是微控制器的一种，它包含了处理各种控制任务所需的集成硬件资源。本文主要讨论了 PIC16F84 的内部I/O端口，这是单片机进行数据交互的关键部分。 I/O口是单片机与外部世界通信的桥梁。它们用于接收传感器如温度、压力、转速等的输入数据，以及向执行机构发送开关信号和数据，以确保系统运行在预设范围内。在 PIC16F84 中，有两个I/O端口，分别是PORTA和PORTB。PORTA是一个5位端口，PORTB则是一个8位端口，两者合计使用了13个引脚。每个端口包含一个锁存器（存储在05H和06H单元的特殊功能寄存器）、一个输出驱动器和输入缓冲器。I/O口既能作为数据的输出端，通过锁存器存储数据；也能作为输入端，通过缓冲器接收数据。 具体到16F84的PORTA，其中的RA4引脚是特别的，它具有斯密特触发输入和漏极开路输出特性，而其他RA口引脚则是TTL电平输入和全CMOS驱动输出。这意味着RA4能够处理更复杂的输入信号，并且其输出可以直接驱动低阻抗负载。PORTB则是一个八位双向可编程I/O口，可以灵活配置为输入或输出，但其电路配置可能因功能差异而略有不同。 在操作I/O口时，数据方向由数据方向位（如TRISA寄存器）决定。当TRISA的某位为1时，相应的输出驱动器关闭，端口定义为输入；反之，如果TRISA的位为0，那么该端口定义为输出，输出锁存器的电平就决定了I/O口的输出电平。写入PORTA或PORTB寄存器的过程是一个“读-修改-写”操作，先读取当前I/O电平，然后根据需要修改，最后写入锁存器。 需要注意的是，当一个I/O口频繁改变输入和输出状态时，输出可能会出现不确定性。同时，输出驱动电路是CMOS互补推挽型，不能直接并联多个输出，以防电流过载损坏单片机。此外，为了保证数据稳定，写操作后紧接着的读操作之间应插入NOP指令以延迟。 在程序执行中，堆栈是一个至关重要的概念。它是一个保存临时数据的栈区，主要用于在调用子程序或处理中断时保存返回地址。当调用子程序或中断发生时，单片机自动将下一条指令的地址压栈，当子程序或中断服务结束时，再从栈顶弹出地址返回到主程序的下一条指令。在PIC16F84中，有一个8级的13位硬件堆栈，不占用程序或数据存储空间，确保了程序执行的连贯性和正确性。 了解单片机的I/O端口和堆栈机制对于有效利用PIC16F84进行系统设计和编程至关重要，这些硬件资源的充分利用能实现高效、可靠的控制应用。