PIC24系列单片机原理与开发

端口 RB 的基本功能为可编程的输入输出双向口，此外也可工作在它的第 2，3 等功能 PGD1/EMUD1/PMA6/VREF+/AN0/CN2/RB0 PGC1/EMUC1/VREF-/AN1/CN3/RB1 C2IN-/AN2/SS1/CN4/RB2 C2IN+/AN3/CN5/RB3 C1IN-/AN4/CN6/RB4 C1IN+/AN5/CN7/RB5 PGC2/EMUC2/AN6/OCFA/RB6 PGD2/EMUD2/AN7/RB7 U2CTS/C1OUT/AN8/RB8 PMA7/C2OUT/AN9/RB9 TMS/PMA13/CVREF/AN10/RB10 TDO/PMA12/AN11/RB11 TCK/PMA11/AN12/RB12 TDI/PMA10/AN13/RB13 PMA1/U2RTS/BCLK2/AN14/RB14 PMA0/AN15/OCFB/CN12/RB15 16 15 14 13 12 11 17 18 21 22 23 24 27 28 29 30 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O
有 有 有 有 有 有 有 有 有
PIC24FJ128GA010 100 128K
JTAG
PIC24 系列单片机原理与开发 by Zeng
2012-6-8
1.3
PIC24FJ64GA006 引脚图和引脚功能说明
在单片机应用系统中，需通过单片机引脚与系统中的信息进行交换，即输入输出，来实现系 统硬件的所需的各种功能。因此作为设计者需要详细了解单片机的每个引脚的功能 ，这样才能正 确、灵活地设计单片机应用系统的硬件和软件 。PIC24F 系列单片机所集成的外设功能很多 ，大部 分引脚复合了多种功能。PIC24FJ64GA006 单片机是 64 引脚薄型正方扁平封装 （12x12x1 mm）， 其引脚排列如图 1－3 所示。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ PIC 24 FJ 64 GA0 06 T -I/PT
Microchip 商标 16 位改进哈佛架构 Flash 存储器系列 程序存储器容量 (64KB) 产品类:通用单片机 引脚数(64pin) 盘带装标志 温度范围 (工业级) 封装形式(TQFP) 图 1- 2 PI C24F 系列单片机的命名 规则 命名的第 2 部分为 CPU 架构，“24”为不带 DSP 功能的 16 位改进型哈佛架构。第 4 部分数 字为 Flash 存储器容量，单位为 k 字节，有 16/32/64/128/256 等供选择。第 6 部分表示引脚数： 02－28 引脚， 04－44 引脚， 06－64 引脚,08－80 引脚,10－100 引脚。 温度范围-40°C 至 85°C。 例如上图所示的 PIC24FJ64GA006 单片机，Flash 程序存储器的容量为 64k 字节， 芯片引脚数 为 64。型号为 PIC24FV16KA301 芯片，是工作电压为 2.0V 至 5.5V 的超低功耗单片机，Flash 程 序存储器的容量为 16k 字节,芯片引脚数为 20。型号为 PIC24FJ256GB110 芯片，是带 USB On-The-Go(OTG)模块的通用单片机。Flash 程序存储器的容量为 256k 字节，芯片引脚数为 100。 型号为 PIC24FJ128DA210 芯片，是具有图形控制器和 USB On-The-Go 模块的通用单片机，Flash 程序存储器的容量为 128k 字节，芯片引脚数为 100/121。 本书将以 PIC24FJ64GA006 单片机为例，介绍 PIC24F 系列单片机的结构、工作原理、各功能 模块（外设）的编程。PIC24FJ64GA006 属于 PIC24FJ128GA（子）系列,该系列共有 9 款型号，它 们的外设功能和 RAM 容量相同，区别在于芯片的引脚数和 Flash 存储器容量，如表 1－1 所示。
64 64 64 80 80 80 100 100
5 5 5 5 5 5 5 5 5
5 5 5 5 5 5 5 5 5
2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2
16 16 16 16 16 16 16 16 16
2 2 2 2 2 2 2 2 2
定时器 1
定时器 2/3
定时器 4/5
输入捕捉 IC1-5
输出比较 OC1-5/PWM
电平变化通 知 CN0-23
图 1－1 PIC24F 系列单片机的结构框图
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1.2
PIC24F 产品系列
PIC24F 系列单片机的命名规则如图 1-2 所示.
MCLR
OSC1/CLKI/RC12 OSC2/CLK0/RC15
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引脚名称 VCAP/ VDDCORE
引脚号 56
类型 P
功能 接外部滤波电容（片内稳压器已使 能） /单片机内核逻辑的正电源 （片 内稳压器禁止）
ENVREG
57
I
片内稳压器使能端。 通常接高电平， 单片机内核使用片内稳压器。
OSC2/CLKO OSC1/CLKI FRC/LPRC 振荡器 高精度带 隙参考源 ENVREG 稳压器 上电延迟 定时器 振荡器延 迟定时器 上电复位 看门狗 定时器 欠压复位 指令寄存器 指令译码器 控制逻辑 支持除法 17x17 乘法器 工作寄存器 W0～W16 16 地址 MUX
端口 G
16 位 ALU VDDCORE/VCAP VDD,VSS MCLR 实时时钟 日历 16 16 路 10 位 AD 模拟比较 器 PMP/PSP IIC1 IIC2 UART1 UART2 SPI1 SPI2
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外设特性： 2 个 3 线/4 线 SPI 模块，利用 4 级 FIFO 缓冲器支持 4 种帧模式； 2 个 IIC 模块，支持多主 /从动模式和 7 位/10 位寻址； 2 个串行通信 (UART) 模块, FO 缓冲器；利 用片上硬件编码解码器支持 IrDA。 并行主/从端口（PMP/PSP）：支持 8 位或 16 位数据，支持 16 条地址线 硬件实时时钟 /日历（Real-Time Clock/Calendar ，RTCC）：提供时钟、日历和闹钟功能； 5 个带可编程预分频器的 16 位定时器 /计数器，并可组合成 32 位的定时器/计数器； 5 个 16 位捕捉输入，5 个 16 位比较/PWM 输出； I/O 口的驱动能力可达 18mA，可配置为漏极开路输出； 5 个外部中断源。 可以选择多达 24 个输入引脚来产生电平变化中断（CN ）中断。
表1－1 PIC24FJ128GA 系列芯片 器 件 引 脚 程 16 SRAM 序 位定 存 （字节） 时器 储 器 （字 节） 64K 96K 128K 64K 96K 128K 64K 96K 8K 8K 8K 8K 8K 8K 8K 8K 8K 5 5 5 5 5 5 5 5 5 比较 / PWM 输出 SPI UART I2C™ 10 位 A/D (通道数)
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第 1 章 PIC24 系列单片机 概述
1.1 PIC24 系列单片机的功能和特点
PIC24 系列单片机是美国微芯科技公司 （Microchip Technology Inc. ）近年来推出的 16 位 精简指令集(RISC)微控制器(MCU), 其具有高速度、低工作电压、低功耗、较大的输出驱动能力 和丰富的外设功能以及增强的计算性能 ，并且继承了 PIC16/18 系列 MCU 的高抗干扰性能和较低 的价位等特点。对于嵌入式产品的升级换代和那些用 8 位单片机难以满足性能要求，且性价比上 又不宜采用数字信号处理器的高性能 嵌入式应用，PIC24 系列单片机无疑是设计者的首选 。 PIC24 系列又分为 PIC24F 系列和与 PIC24H 系列。 PIC24F 和与 PIC24H 系列在硬件(包括对应 型号的引脚)和软件上完全兼容， 使用的开发工具也可完全相同，但 PIC24H 的工作速度比 PIC24F 更快，且其 AD 转换可 12 位，其外围设备有 DMA 传输方式，当然价格也较 PIC24F 高。 PIC24F 系列单片机有多达几十种型号供选择 ,引脚从 14pin 到 100pin,Flash 程序存储器从 4kB 到 256kB,RAM 从 512 字节到 16kB, 可以满足不同的嵌入式产品设计需求 。 PIC24F 的功能框图 如图 1－1 所示，归纳起来 PIC24F 系列单片机有如下主要特点（PIC24FJ128GA 系列）： CPU 特性 系统时钟可达 32MHz，指令执行速度可达 16MIPS(百万条指令 /秒)； 8MHz 内部振荡器，可 PLL（锁相环）4 倍频，并具有多个倍频选项； 17 位 x17 位单周期硬件乘法器； 32 位/16 位硬件除法器； 16 个 16 位的工作寄存器阵列； 优化的 C 编译器指令集架构：76 条基本指令，灵活的寻址模式； 程序存储器寻址空间可达 12MB； 数据存储器寻址空间可达 64KB； 两个地址发生单元可分别对数据存储器执行 读和写寻址。 模拟特性： 16 通道，10 位模数转换器，转换速率 500ksps，在休眠和空闲模式下也可进行转换； 具有可编程输入 /输出配置的模拟比较器。 单片机的特殊性能： 工作电压范围为 2.0V 到 3.6V； Flash 程序存储器的擦 /写次数达 1000 次（PIC24FJ128GA 系列典型值），用户软件可自 行编程擦 /写； 具有低功耗管理模式：休眠模式、空闲模式和备用时钟模式； 故障保护时钟监视器工作：当检测到时钟故障时， 可将时钟源切换到片内低功耗 RC 振荡 器； 可使用片内低压差线性稳压器（LDO）给单片机内核供电； 支持 JTAG 边界扫描和编程； 上电复位（Power-on Reset，POR）、上电延时定时器（Power-up Timer，PWRT）和振荡 器起振定时器（Oscillator Start-up Timer，OST）； 灵活的可编程看门狗定时器（Watchdog Timer ，WDT）和片上低功耗 RC 振荡器可保证 器件可靠工作； 通过 2 个引脚可实现在线串行编程 （In-Circuit Serial Programming ，ICSP）和在线仿真 （In-Circuit Emulation ，ICE）。
PSV 和表 操作控制 24 地址 MUX 地址锁存器 程序存储器 数据锁存器
中断 控制器 24 PCU 8 16 PCH PCL 16 16
程序计数器 PC 堆栈控 制逻辑 重复控 制逻辑
16 数据锁存器
24
数据 RAM 地址锁存器
通用 I/O 端口 A 端口 B 端口 C 端口 D 端口 E 端口 F
图 1-3 TQFP 封装 64 脚的 PIC24FJ64GA006 引脚排列图 从引脚图的各引脚标记符可知 ，各基本输入/输出口大多复合有其它外围设备功能 。下面按 引脚功能的分类进行介绍。
表 1-2 PIC24FJxxGA006 系列引脚配置说明 引脚名称 VDD VSS AVDD AVSS 引脚号 10, 26, 38 9, 25, 41 19 20 7 39 40 类型 P P P P I I/O I/O 功能 外设数字逻辑和 I/O 引脚的正电源 逻辑电路和 I/O 引脚的参考地 模拟模块的正电源 模拟模块的参考地 复位输入，低电平复位。 晶体/振荡器输入/C 口的 D12 位。通常接晶体 晶体/振荡器输出/C 口的 D15 位。通常接晶体
捕捉 输入
PMP/PSP 有 有 有 有 有 有 有 有 有
比较器
PIC24FJ64GA006 PIC24FJ96GA006 PIC24FJ128GA006 PIC24FJ64GA008 PIC24FJ96GA008 PIC24FJ128GA008 PIC24FJ64GA010 PIC24FJ96GA010