MSP430课件,入门适用

MSP430-2002~2004-1MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用MSP430-2002~2004-2概述MSP430系列单片机特点MSP430系列单片机与51单片机的区别MSP430系列单片机命名规则MSP430F149单片机的结构MSP430单片机CPU的主要特征和结构MSP430单片机存储器结构和地址空间MSP430-2002~2004-3MSP430系列单片机特点超低功耗强大的处理能力高性能模拟技术及丰富的片上外围模块系统工作稳定方便高效的开发环境MSP430-2002~2004-4MSP430系列和51系列区别1、89C51单片机是8位单片机，其指令是采用复杂指令集，共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机采用了精简指令集。2、MSP430系列单片机在低功耗方面比51单片机优越。3、MSP430系列单片机在功能模块的扩展方面比51单片机有优势。4、MSP430系列单片机引进了Flash型程序存储器和JTAG技术，使开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且可以实现在线编程。MSP430-2002~2004-5MSP430系列单片机命名规则MSP430-2002~2004-6MSP430结构16位CPU通过总线连接到存储器和外围模块。直接嵌入仿真处理，具有JTAG接口。超低功耗设计，灵活而可控的运行时钟及工作模式。16位数据宽度，数据处理更为有效。MSP430-2002~2004-7MSP430系列单片机包含以下主要功能部件：CPU：MSP430系列单片机的CPU和通用微处理器基本相同，只是在设计上采用了面向控制的结构和指令系统。MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集和高透明的宗旨而设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的仿真指令。这样可以提高指令执行速度和效率，增强了MSP430的实时处理能力。存储器：存储程序、数据以及外围模块的运行控制信息。有程序存储器和数据存储器。对程序存储器访问总是以字形式取得代码，而对数据可以用字或字节方式访问。其中MSP430各系列单片机的程序存储器有ROM、OTP、EPROM和FLASH型。外围模块：经过MAB、MDB、中断服务及请求线与CPU相连。MSP430不同系列产品所包含外围模块的种类及数目可能不同。它们分别是以下一些外围模块的组合：时钟模块、看门狗、定时器A、定时器B、比较器A、串口0、1、硬件乘法器、液晶驱动器、模数转换、数模转换、端口、基本定时器、DMA控制器等。MSP430-2002~2004-8MSP430X14X系列MSP430-2002~2004-9引脚图MSP430-2002~2004-10MSP430CPU的主要特征n精简指令集高度正交化n寄存器资源丰富n寄存器操作为单周期n16位地址总线n常数发生器n直接的存储器到存储器访问MSP430-2002~2004-11在结构上MSP430系列单片机集成了一部计算机的各个基本组成部分。虽然其工作原理与普通微机并无差异，但MSP430系列单片机在结构上更加突出了体积小、功能强、面向控制的特点，具有很高的性能价格比。MSP430系列单片机由CPU、存储器和外围模块组成，这些部件通过内部地址总线、数据总线和控制总线相连构成单片微机系统。MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集的宗旨来设计的。具有丰富的寄存器资源、强大的处理控制能力和灵活的操作方式。MSP430的存储器结构采用了统一编址方式，可以使得对外围模块寄存器的操作象普通的RAM单元一样方便、灵活。MSP430存储器的信息类型丰富，并具有很强的系统外围模块扩展能力。MSP430-2002~2004-12MSP430的CPU结构16位的算术逻辑单元一个指令控制单元16个16位寄存器。包括4个特殊功能寄存器和通用寄存器。4个特殊功能寄存器：程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）、状态寄存器和常数发生器。状态寄存器：保留VSCG1SCG0OscOffCPUOffGIENZCMSP430-2002~2004-13状态寄存器的标志位C：进位标志位。有进位为1，否则为0.Z：零标志位。运算结果为0时该位为1，否则为0.N：负标志位。结果为负该位为1，否则为0.GIE：中断控制位。1—允许中断，0—禁止中断。CPUOff：CPU控制位。1—CPU关闭模式，0—CPU工作模式。OscOff：晶体控制位。1—晶体振荡器停止状态。0—晶体振荡器工作状态。SCG0、SCG1：两个控制位结合使用，控制系统时钟的四种状态。V：溢出标志位。运算结果超出范围，该位为1，否则该位为0.MSP430-2002~2004-14MSP430存储器结构和地址空间MSP430-2002~2004-15MSP430单片机片内外围模块时钟模块低功耗结构MSP430各种端口定时器MSP430液晶驱动模块硬件乘法器FLASH存储器模块比较器ADMA控制器MSP430系列通用串行通信模块的异步模式MSP430模数转换模块MSP430数模转换模块MSP430-2002~2004-16时钟模块时钟输入源：LFXT1CLK低频时钟源XT2CLK高频时钟源DCOCL数字控制RC振荡器时钟输出信号ACLK辅助时钟MCLK主系统时钟SMCLK子系统时钟慢速外设CPU和系统快速外设MSP430-2002~2004-17根据实际连接情况，确定ACLK、SMCLK和MCLK时钟源。ACLK:LFTX1(32768)MCLK:DCOCLK或者LFTX1SMCLK:DCOCLK或者LFTX1ACLK:0MCLK:DCOCLKSMCLK:DCOCLKACLK:LFTX1(高频模式)MCLK:DCOCLK或者LFTX1(高频模式)SMCLK:DCOCLK或者LFTX1(高频模式)ACLK只能来源于LFXT1。MSP430X11X1内部只有LFXT1和DCO，没有XT2。LFXT1只有工作于高频模式才需要外接电容。MSP430-2002~2004-18各种低功耗工作模式的控制位活动(AM)：所有控制位为0，CPU激活，所有时钟激活。LPM0：CPU、MCLK停止，SMCLK、ACLK活动。LPM1：CPU、MCLK、DCO停止，SMCLK、ACLK活动.LMP2：CPU、MCLK、SMCLK、DCO保留，ACLK活动LMP3：CPU、MCLK、SMCLK、DCO停止，ACLK活动LMP4：CPU所有时钟停止。MSP430-2002~2004-19振荡器控制逻辑LFXT1振荡器控制逻辑XT2振荡器控制逻辑DCO振荡器控制逻辑MSP430-2002~2004-20DCO频率的调节MSP430-2002~2004-21时钟模块寄存器DCOCTLrw-0rw-1rw-1rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0BCSCTL1rw-1rw-0rw-0rw-0rw-0rw-1rw-0rw-0BCSCTL2rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0DCO7DCO6DCO5MOD4MOD3MOD2MOD1MOD0XT2OFFXTSDIVA5DIVA4XT5VRSEL2RSEL1RSEL0SELM7SELM6DIVM5DIVM4SELSDIVS2DIVS1DCORMSP430-2002~2004-22MSP430工作模式状态MSP430-2002~2004-23为了充分利用CPU低功耗性能，可以让CPU工作于突发状态。在通常情况下，根据需要使用软件将CPU设定到某一种低功耗工作模式下，在需要时使用中断将CPU从休眠状态中唤醒，完成工作之后又可以进入相应的休眠状态。MSP430-2002~2004-24基础时钟模块工作方式和相关寄存器设置例1设MCLK=XT2,SMCLK=DCOCLK，将MCLK由P5.4输出。（MSP430X14X中引脚P5.4和MCLK复用）。实现上述功能的程序如下：#includemsp430x14x.hvoidmain(void){unsignedinti;WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//停止看门狗P5DIR|=0x10;//P5.4输出P5SEL|=0x10;//P5.4用作MCLK输出BCSCTL1&=~XT2OFF;//XT2有效do{IFG1&=~OFIFG;//清除振荡器失效标志for(i=0xFF;i0;i--);//稳定时间}while((IFG1&OFIFG)!=0);//如果振荡器失效标志存在BCSCTL2|=SELM1;//MCLK=XT2for(;;);}MSP430-2002~2004-25复位模块MSP430-2002~2004-26MSP430-2002~2004-27系统复位后器件的初始状态(1)RST/NMI引脚被配置成复位模式。(2)I/O引脚被窃换成输入模式(3)其他的模块和寄存器被初始化成默认状态(4)状态寄存器复位(5)看门狗定时器以看门狗模式激活(6)PC装入0FFFE处的地址值，CPU从这一地址开始执行软件初始化必须包括以下几个部分：(1)初始化SP，通常是RAM的顶部(2)初始化看门狗定时器(3)配置外围模块MSP430-2002~2004-28中断有三种中断：(1)系统复位(2)不可屏蔽/可屏蔽NMI中断(3)可屏蔽中断不可屏蔽/可屏蔽NMI中断可以由以下三种中断源产生：(1)当配置为NMI模式时，RST/NMI引脚上的上升沿/下降沿。(2)FLASH空间的错误访问。(3)发生振荡器失效MSP430-2002~2004-29NMI中断处理的例子MSP430-2002~2004-30系统响应中断的过程硬件自动中断服务执行中断处理子程序执行RETI指令（中断返回）PC入栈SR入栈中断向量赋给PCGIT、CPUOFF、OSCOFF和SCG1清除IFG标志位清除（单源中断标志）SR出栈（恢复原来的标志）PC出栈MSP430-2002~2004-31MSP430-2002~2004-32例：系统初始化完毕之后工作于低功耗模式0，中断事件触发到活动模式，中断处理结束后进入到低功耗模式3。；主程序…..；初始化操作开始……；……；初始化完毕BIS#GIE+CPUOFF，SR;主程序中设置低功耗模式0;…...;程序在这里停止;；中断子程序……；中断处理开始…………;中断处理结束BIS#GIE+CPUOFF+SCG1+SCG0，0（SP）；设置SR为低功耗模式3RETI；中断返回；系统进入低功耗模式3。……低功耗0转变为低功耗3MSP430-2002~2004-33低功耗原则一般的低功耗原则：设计外设时的常规原则：最大化LPM3的时间，用32KHz晶振作为ACLK时钟，DCO用于CPU激活后的突发短暂运行用接口模块代替软件驱动功能。用中断控制程序运行用可计算的分支代替标志位测试产生的分支用快速查表代替冗长的软件计算在冗长的软件计算中使用单周期的CPU寄存器避免频繁的子程序和函数调用尽可能直接用电池供电将不用的FETI输入端连接到VSSJTAG端口TMS、TCK和TDI不要连接到VSSCMOS输入端不能有浮空节点，将所有输入端接适当的电平不论对于内核还是对于各外围模块，选择尽可能低的运行频率，如果不影响功能应设计自动关机MSP430-2002~2004-34MSP430的端口类型丰富功能丰富寄存器丰富P1，P2，P3，P4，P5，P6，S和COMI/O中断能力其他片内外设功能驱动液晶P1与P2各有7个寄存器P3、P4、P5、P6有四个寄存器MSP430-2002~2004-35P1口的7个寄存器P1DIR寄存器，控制P1各管脚的方向P1IE寄存器，控制P1各管脚的中断使能P1IES寄存器，P1口的中断触发沿选择寄存器P1IFG寄存器，P1口的中断标志寄存器P1IN寄存器，P1口的输入寄存器P1OUT寄存器，P1口的输出寄存器P1SEL寄存器，P1口的功能选择寄存器