Microchip Technology 的 PIC® 系列 微控制器 因多种原因而受到设计工程师的欢迎，包括价格、性能和广泛的设计支持。还有各种各样的 PIC 微控制器 (MCU) 可供选择，这些微控制器经过精心设计，可以满足不同应用的需求。
开始使用 PIC 与开始使用几乎任何 MCU 类似：在最基本的层面上，设计人员必须详细了解将在 MCU 上的硬件中实现的逻辑。很多设计遇到问题，都是因为设计者没有把逻辑想清楚。
除了构建坚实的电路逻辑基础之外，对应用程序的详细了解还可以解答关键任务问题，例如所需的输入和输出数量、性能水平、必须满足的成本和开发时间预算。
除了简单的电子设计之外，还有一些重要的问题需要 MCU 处理：系统级设备将在何处使用（环境条件和地理位置）？它必须符合哪些行业标准，必须与哪些其他产品互操作？必须满足哪些有关健康、安全和环境要求的行业和政府法规？
图 1 显示了 Microchip Technology 的 PIC16F84 带有 I/O 和一些外设的框图。它于 20 世纪 90 年代初推出，具有基本功能。当今的 8 位 MCU 通常集成多个外设，这给应用程序开发人员带来了更大的软件复杂性。
图 1. PIC16F84 是最早采用串行编程算法和 EEPROM 存储器的 MCU 之一。消息来源：Microchip Technology Inc.
PIC 微控制器硬件要点
要对 PIC 微控制器进行编程，您需要了解特定设备的基本构建模块，例如配置寄存器、总线和内存类型。了解 PIC 编程语言非常有用——即使不是必需的。选择一套正确的软件开发工具也会使升级变得更容易、更快速。
许多 PIC 的底层存储器架构是哈佛架构，该架构最早在 Intel 的 8051 MCU 中得到广泛部署。该架构有一个内存空间用于存储程序命令，并分配另一个空间用于存储数据。拥有独立的内存空间（可以是片上闪存、ROM、RAM 或外部芯片）通常会加快程序执行速度。（“哈佛结构”一词经常被粗略使用。许多被称为“哈佛”的 MCU 是通过混合使用哈佛和冯-诺依曼内存结构而改进的。
在我们进一步讨论之前，我们必须明确设计中所选用的 PIC MCU。8 位 PIC 是一个不错的选择，因为它们的成本通常低于 16 位和 32 位 MCU，具有足够的外设（例如 A/D 转换器），并且性能良好。
Microchip 提供多个 8 位 PIC 系列。PIC10F 和 PIC12F 价格最便宜，但内存较少，引脚数较少，外设较少。选择成本最低的 PIC 芯片存在风险，即在设计过程中发现 MCU 不能完全满足应用的需求。PIC18F 系列处于 Microchip 8 位产品性能范围的另一端。它更加复杂，提供高度专业化的片上外设，也是最昂贵的系列。对于第一个设计来说，PIC18F 系列可能有点过度了。
使用 PIC 微控制器进行设计
对于刚开始接触 PIC 微控制器架构的设计人员来说，PIC16F 系列芯片可能是最好的选择，该系列芯片已经存在十多年了，并且仍然很受欢迎。因此，该系列拥有互联网上最大的代码库，这意味着许多基本代码已经编写完成，只需下载即可。
这宝贵的资源是无价的。特别是 PIC16F877 的大量代码和原理图，已被在线和课堂教师以及大量专业设计师在许多“入门”项目中使用。然而，它是一种旧的 MCU 设计，Microchip 不建议将其用于新项目。幸运的是，几乎所有的 PIC16F877 设计支持仍然可用于 PIC16F887，其引脚布局和外围设备选项几乎相同。
PIC16F887 运行相同的代码，最多只进行微小的修改。它还使用较便宜的软件开发工具。
PIC16F887 具有 256 字节的 EEPROM 数据存储器和一组外设，使其适用于汽车、工业、家电或消费应用中的 A/D 应用。其数据表可在 此处找到。
如何对 PIC 微控制器进行编程
要对 PIC 微控制器（或任何 MCU）进行编程，通常需要以下软件工具：
- IDE（集成开发环境），将为应用程序编写的符号逻辑转换为程序命令
- 编译器，将程序转换为设计工程师通常称为 HEX 文件的 MCU 汇编语言
- IPE（集成编程环境），经过程序调试后，最终可将十六进制文件传输到 PIC 中
- 在线调试器/编程器
Microchip 的软件开发工具因其性能和易用性而备受推崇。该公司的 MPLAB®X IDE、MPLAB®XC 编译器和 MPLAB® IPE 减轻了设计人员比较和购买第三方工具的负担。Microchip 的基本工具是免费提供的。有关所有 Microchip 开发工具的概述，请访问此处。
图 2 显示了 Microchip 公司 MPLABX 集成开发环境 (IDE) 五个类别中的产品。
图 2. MPLAB X IDE 涵盖了广泛的辅助 MCU 编程功能。资料来源：Microchip Technology Inc.
对于首次使用 8 位 PIC 的用户，Microchip 推出了 MPLAB® Xpress，使其入门变得更加容易，这是一款基于云的 IDE，可消除下载、安装、配置和定期更新工具的繁琐过程。MPLAB Xpress 包括 MPLAB 代码配置器，它使用户能够使用图形界面和引脚图为 8 位（和 16 位）PIC MCU 自动生成初始化和应用 C 代码。
与任何 MCU 一样，第一步是设置配置寄存器。在这些寄存器中编程的位指定了设备的基本操作，如振荡器模式、看门狗定时器、编程模式和代码保护。必须正确设置这些位才能使代码成功运行。
一旦设置了配置位，程序创建过程的其余部分就取决于应用程序。代码完成后，接下来的步骤就是将基于逻辑的实体移入现实的比特世界。
集成编程环境 (IPE) 具有多种功能，包括将 PC 或工作站上创建的程序传输到 MCU。如前所述，Microchip 的环境结合了这些功能，但三个重要的概念是模拟、调试和编程 PIC。对于软件工具及其使用方法的完整描述超出了本文的范围。
然而， PICkit™ 3 在线调试器/编程器 值得一提，因为它是附加硬件，因此从概念上来说比其他工具的软件配置更进一步。在应用程序传输到 MCU 后使用。PICkit 3 由运行 MPLABX IDE 软件的 PC 控制，是工具套件的一个组成部分。
图 3 中的图例显示了正在编程或调试的 MCU 与运行 Microchip Technology 的 MPLABX IDE 的 PC 之间的主要连接。
图 3. Microchip 的 PICkit 3 提供了用于调试和/或编程各种 MCU 的硬件。来源：Microchip Technology
PIC 单片机的优点
开始使用 PIC MCU 需要彻底了解应用程序、要使用的 PIC 的基本硬件架构以及软件工具链。Microchip 使熟悉其他 MCU 的工程师和真正的设计新手都能非常容易地掌握实际设计过程。免费软件工具使设置成本变得合理，并且 Microchip 的设计生态系统内部和网络上都有大量的代码和建议。对于未来的 PIC 设计师来说，所需要的只是开始的愿望和坚持完成项目的毅力。
