單片機方案開發商深圳英銳恩分享PIC單片機學習知識點，菜鳥學PIC單片機(三)LCD時鐘的總結,并由中斷暫禁的后果說開去。
上回說到剛接觸PIC沒20天的菜鳥碧水長天準備"野心勃勃"寫一段LCD顯示精確時鐘的但遭到無情狙擊的故事,幸好得到這里行家的點撥,方能理清一點頭緒,于是,今天就接著上回的故事,總結一些通用的注意事項,并對LCD顯示精確時鐘進行功能實現上的分析.
一、先總結一些細節的問題，再分析功能實現上的缺陷：
1. 關于中斷現場的保護和恢復的問題
由于movf指令可以影響STATUS，而W又要在現場保護過程中起中轉寄存器的作用，因此，應先保護W，再保護STATUS，最后是保存其他現場變
量。保存的時候應注意，如果W的備份寄存器w_temp若不是位于快速存取區70H~7FH，假如w_temp定位為0x20，那么還需保證bank1，bank2，
bank3中的0xA0,0x120,0x1A0出的單元沒有被派做他用。如果fsr_temp,pclath_temp等也不是定義在快速存取區的話，那么，需注意在備份FSR
，PCLATH之前，要確保當前操作在bank0處（當然，在其他bank也可，但必須注意在恢復現場的時候，也要保證在相同的bank中對備份積存器進
行操作，為了方便起見，建議控制在bank0處進行保存和恢復操作）。
至于，備份寄存器若定位與快取區中，那么對bank沒有要求，但對次序的要求仍然存在的。
這是經過改進后的恢復和保存現場代碼：
ORG 0x000 ; processor reset vector
nop ; ICD need
goto main ; go to beginning of program
ORG 0x004 ; interrupt vector location
movwf w_temp ; 先保存W
movfw STATUS ; 再保存STATUS到W中
clrf STATUS ; 注意該指令,確保對status_temp,pclath_temp的操作在bank0中
; (如果備份寄存器定義在快取區中,可無取消此條clrf及恢復現場那條clrf指令)
movwf status_temp ; 保存上上條指令備份在W中的STATUS
movfw PCLATH ; 備份PCLATH
movwf pclath_temp
movfw FSR ; 備份FSR
movwf fsr_temp
; 可添加其他欲保護的變量
;******************** 中斷服務代碼
btfss INTCON,T0IE ; 判斷是否為T0中斷
goto other_int
btfss INTCON,T0IF ; it 's the time of T0 int
goto other_int
bcf INTCON,T0IF ; 是T0中斷,清除中斷標志
movlw 0x10 ; 微秒的高位字節加上定時時間 256x16分頻=4096=0x1000的高位(0x10)
addwf us+1
goto end_int
other_int ; 可添加其他中斷服務代碼
nop ; other isr code can be added
;**********************************
end_int ; 恢復現場
clrf STATUS ; 確?；謴同F場的操作在bank0中(如果備份寄存器定義在快取區中,可無取消此條指令)
; 可添加恢復其他變量
movfw fsr_temp ; 恢復FSR
movwf FSR
movfw pclath_temp ; 恢復PCLATH(FSR和PCLATH的恢復無先后之分)
movwf PCLATH
movfw status_temp ; 先恢復STATUS
movwf STATUS ;
swapf w_temp,f
swapf w_temp,w ; 最后恢復W,采用swapf是因為其不會影響STATUS
retfie ; 中斷返回
;*********
2.(保留區域,待添加)
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二、分析功能實現上的缺陷,并由中斷響應及子程序暫禁中斷所引起的問題說開去
先將昨天貼的源程序的main部分的代碼拿出來分析:
主程序要實現的功能是顯示時鐘:
HH MM SS
00:00:00
定時中斷每次產生4096us的增量,在中斷服務中,將此時間增量累加在(us+1:us)兩個相鄰的字節中,由_clock子程序
對(us+1:us)進行及時判斷,超出50ms即取走一個50ms的增量,并保留余量在(us+1:us)中以保證長時間定時精確.
主程序流程:
main
nop
call _init ; 調用初始化子程序,清緩沖區,實現液晶顯示器和TMR0的初始化操作.
call _disp1 ; 調用顯示字符" HH MM SS "的子程序
loop
call _clock ; 調用時間更新子程序,更新定時中斷產生的時間累加值
call _convert ; 調用時鐘的小時,分,秒的BCD碼轉換子程序,并換成字符對應的ASCII碼
call _disp2 ; 調用轉換后的小時:分:秒字符的顯示子程序
goto loop ; 執行主循環
分析如下:
由于_clcok和_convert碼制字符轉換子程序與時間顯示_disp2子程序是前后的順序關系的，在時間顯示時，前兩個子程序是不工作的，由于
LCM的慢顯特性，使得該子程序執行時間較長，這樣，即使中斷定時時間已經累計到應改變顯示結果的條件，但此刻_disp2若仍在顯示上一時間
,使得_clcok不能及時更新時間,并且_convert不能轉換代碼，那么顯示結果仍然
沒有變化。當loop循環執行一次完畢之后,_clock和_convert才開始更新.
但是這里可能會有個疑問：既然如此，計算_disp2的執行時間大概為500ms，當_disp2子程序執行完畢之后，那么也開始循環執行_clock和
_convert，然后LCM再顯示，此刻應該顯示的是更新的時間了吧，總時間也大概為1s多一點,為何執行結果大概等到1分鐘左右，秒區數字才加1呢？
問題提得很好。
思考原因可能為 :由于_clock不能及時更新時間,及不能及時取走(us+1:us)中大于50ms時的50ms量，但中斷服務代碼中始終嚴格執行下面兩
條指令：
movlw 0x10 ; 256x16分頻=4096=0x1000的高位(0x10)
addwf us+1 ; 微秒的高位字節加上定時時間
多次累加后(15次累加令us+1單元的內容為從00H到F0H)令us+1單元溢出，丟失定時的時間增量，若當_clock更新時，(us+1:us)發生溢出使得其
值小于50ms(代數值50000),因此也不能使得變量ms50的值增加，那么秒鐘變量sec也不會變化，轉換后時間顯示仍然保持不變.
注意: 當_clock更新時間時，(us+1:us)若滿足大于50 000的條件，則ms50變量加一,在main主程序中_clock循環更新時，若捕捉到20次
（us+1:us)單元大于50000(50ms)時，sec的值才能加1。而這個在多次更新過程中捕捉該條件的周期，就是秒區顯示加1的周期，我認為這個周
期是固定的，也許是30秒，也許是1分鐘，也許更長，只要程序長度和結構沒有發生變化。后來在程序中，我增加延時子程序的時間，結果秒區數字加1的間隔時間也跟著延長了。
到了這里，知道了問題所在，那么在基于原程序的框架下，我對幾種解決方案都嘗試了一下：
方案1：
[既然癥結是在_clock不能真實捕捉到每一次中斷時間累加增量(us+1:us)值大于50ms(50000)的條件，那么，將_clock內嵌中斷中去，中
斷每一次改變us+1的值然后馬上進行時間更新,這樣，使得_clock能真實捕捉每一次(us+1:us)值大于50ms(50000)的條件,也能真實更新系統時
間。]
方案1分析：這樣確實可以保證每一次都可以捕捉us時間增量，不考慮運行的結果問題，該方案有幾個缺點：
1) 中斷服務代碼由于調用了_clock子程序，顯得異常臃腫；
2) 每次中斷(4096us)都調用_clock，判斷其是否到50ms(值為50000)，增加了程序的開銷，效率較低；
3) 由于LCM慢顯示特性的原因，可能使得結果仍然不能令人滿意：
關于3) 我描述一下一下：雖然此刻，秒區的數字能基本上每秒鐘跳變一次了，但是調試過程中出現了一個問題: 秒區數字跳變有時會忽略下
一個值，而跳到下下一個值去，比如，當前顯示12，然后馬上顯示14。
那么問題出在什么地方呢？ 試想，若_convert在進行格式轉換時，發生中斷，且更改了sec變量，那么，_convert會按新的值進行轉換，這
樣，本來這次要轉換并送顯示的舊值被新值給覆蓋了，所以，_disp2在顯示的時候，也就根據_convert的轉換結果,忠實地顯示了一個新值，將
本來應該顯示的值給忽略了。
既然如此，有什么辦法來解決呢？兩個方法:
(a) _convert在對時間變量進行格式轉換時，暫時禁止TMR0中斷，轉換后再開啟TMR0中斷；
(b) 將_conver也歸并到中斷代碼中去，規定次序，使得_clock更新時間后，_convert再進行轉換，這樣，格式轉換區的變量不用擔心被
_clock修改；
**那么方法(a)會存在什么問題呢？試想：當_convert在轉換時,TMR0定時時間到，TMR0向內核提交中斷，但由于TMR0中斷請求被禁止，即使
_convert轉換完畢之后，允許TMR0中斷，那么TMR0的中斷請求會不會被丟棄呢？ 顯然，根據PIC的中斷系統，當TMR0定時時間到后，首先將
T0IF置1，并由T0IF向內核提出中斷請求，如果該中斷請求被禁止，那么只要其中斷標志T0IF仍然保持為1，當該中斷響應解禁之后，內核根據
T0IF立即響應其中斷。
因此，方法(a)中"TMR0的中斷請求可能會被遺棄的擔心"是多余的.
并且,由于_convert的執行時間少于一個中斷周期，所以它對中斷的暫禁操作不會出現在一個暫禁中斷的過程中,中斷標志T0IF的多次被置一
的現象，所以不會發生中斷響應被沖掉的不良后果。同樣，_clock子程序在沒有加載到中斷服務代碼中去時,其對TMR0的暫禁影響與_convert分
析的結果相同.
那么,既然如此,我認為這樣的話,由于_disp2的執行時間也不會超過1秒，因此，不會出現當秒跳變時，_convert來不及轉換而丟棄上一次待
轉換的字符。所以，結果應該是正常.
于是按照這種方法修改程序，結果發現秒區每次都跳變，最小增量為2，最多為為3(跳變周期大約1.2秒)。于是將延遲子程序的外循環值由
64H-〉40H(大概右25ms變成16ms)，結果仍然如此，秒區每次都跳變，只是跳變節奏比未修改延時子程序前變快很多(跳變周期大約0.6s)，但最
小跳變增量1，最多為2。
[正在分析其根源,也請有興趣的兄弟一起思考一下.....]
那么那試試方法(b).我按方法(b)修改了程序，結果發現，仍然出現秒區數字跳變的情況。
究其原因，跟3)類似：當_disp2運行的時候，準備從顯示緩沖區取字符來顯示，如果發生中斷，_clock,_convert更改了顯示緩沖區的內容
，使得本來即將待顯示的內容被替換成下一次顯示的內容。所以，該方法依然存在，而且，由于_disp執行時間大于一次中斷的255us，如果在
_disp執行過程暫禁TMR0中斷將會丟棄中斷請求(即:TMR0的中斷請求被自己下一次中斷請求覆蓋,上一次中斷請求被忽略，顯示時間將變慢)。
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方案2：
[中斷服務仍然只改變us+1的值，但是格式轉換及顯示功能內嵌到_clock子程序中去，主程序執行_clock循環。]
下午我按這種方式更改了程序，在軟件模擬時發現程序跑飛。原因是:內嵌了這些功能之后，代碼由400行變成500多行，在_disp1查表顯示
字符時，_table已經超過PCL的256字ROM空間，而查表時未注意PCLATH內容，以致跑飛。解決此問題后，下載到ICD中運行，發現結果倒是正常
了，但是感覺時間好像有一點點慢。
呵呵，細心的站友想必已經看出來了，由于加了顯示功能的_clock子程序中依然是暫時禁止TMR0中斷的，雖然該時間顯示功能只是在時間跳
變時刷新LCD屏幕，但是正是由于在時間跳變時執行時間刷新的周期過長(大于4096us)，TMR0 的多次中斷請求最后只被響應一次，即T0IF多次
被置1后,卻只能在_clock子程序末對TMR0解禁時得到一次中斷響應，未被響應的累積時間被丟棄了,沒有加到(us+1:us)中去，引起時鐘顯示變慢了.
方案3:
由于前兩個方案均存在不近人意的問題,難道在用TMR0做秒表時,且當"定時中斷的周期小于LCD慢顯器件的驅動刷新周期的情況下",就沒有一個完美的解決方案么?
留在這里和有興趣的站友一起思考...
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如：
MDT2020/MDT10P20(完全兼容PIC16C57C、PIC16F57、CF775,直接替換,不要任何硬軟與軟件修改)
特性:ROM:2K,腳位:28PIN,I/O:22PIN,復位時間極快.2V,低電壓工作.低功耗,溫度范圍寬。
MDT2030 (完全兼容PIC16C58B,直接替換,不要任何硬軟與軟件修改)
特性:ROM:2K,腳位:18PIN,I/O:13PIN,復位時間極快.2V,低電壓工作.低功耗,溫度范圍寬。
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