MSP430单片机-培训-XXXX

张圣清[e-mail]430单片机原理与设计介绍主要内容•单片机简介•MSP430单片机及其选型•MSP430单片机的重要特性•MSP430G2553设计与应用•MSP430的C程序设计主要内容•单片机简介•MSP430单片机及其选型•MSP430单片机的重要特性•MSP430G2553设计与应用•MSP430的C程序设计什么是单片机单片机(SingleChipMicrocomputer）也称微控制器（MicroControllerUnit）,嵌入式控制器（EmbeddedController)。它是将计算机的基本部件微型化，使之集成在一块芯片上的数字系统；一个芯片就是一台计算机。单片机五花八门按总线宽度分为：4位8位16位32位生产厂商很多：51系列、PIC系列、AVR系列、msp430系列和ARM系列等单片机的应用•工业控制：单片机的结构特点决定了它特别适用于各种控制系统。它既可以作单机控制器，又可作为多级控制的前沿处理机用于控制系统，应用领域相当广泛。例如：用于各种机床控制、电机控制、工业机器人、各种生产线、各种过程控制、各种检测系统等。在军事工业中：导弹控制、鱼类制导控制、智能武器装置、航天导航系统等。在汽车工业中：点火控制、变速器控制、防滑刹车、排气控制等。•智能化的仪器仪表：单片机用于包括温度、湿度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素测定等和各类仪器仪表中，使仪器仪表数字化、智能化、微型化，功能大大提高。•日常生活中的电器产品：单片机可用于电子秤、录像机、录音机、彩电、洗衣机、高级电子玩具、冰箱、照相机、家用多功能报警器等。•计算机网络与通信方面：单片机可用BITBUS、CAN、以太网等构成分布式网络系统，还可以用于调制解调器、各种智能通信设备（例如小型背负式通信机、列车无线通信等）、无线遥控系统等。•计算机外部设备：单片机可以用于硬盘驱动器、微型打印机、图形终端、CRT显示器等。单片机的应用举例•空调•洗衣机•电视机•微波炉•电子手表•手机•POS机•计算机外围：鼠标、键盘、硬盘、光碟•一辆汽车有40片左右单片机•。。。单片机系统的开发流程编写源代码修改程序硬件准备结束仿真调试满意？修改硬件软件不满意硬件不满意满意单片机的特点成本低廉：一般在10元以内，因此，单片机应用非常的广泛，适合做大批量的低端数字系统。功耗较低：标准51正常工作20mA，休眠1mA;MSP430正常工作仅250uA,休眠模式仅0.8uA。适合电池供电设备。集成度高：片内集成RAM、FLASH、AD、DA等外围设备，使得数字系统的体积大大缩小。开发较容易：可以使用C、PLM等高级语言来进行开发。运算速度慢：时钟速度比较慢，不支持浮点或者定点数的运算。稳定性较差：长期运行容易死机，需要使用看门狗电路进行复位。传统的单片机•8051系列由Intel公司80年代初推出，是世界上最为普及的单片机，几乎成为单片机的代名词。其采用8位CISC结构，运算速度较慢，标准8051运算速度为1Mips；8051的升级产品为16位的8096，但是8096并没有8051那样成功。•PIC系列由Microchip公司80年代末推出，目前是世界上销售量最大的单片机；其采用RISC结构，执行速度快，一般认为是标准8051的5－10倍；PIC系列单片机集成度高，品种齐全，是业界第一种片内集成振荡器和锁相环的单片机；PIC单片机多使用OTP结构，成本低廉，非常适合作廉价的大批量产品。•Z80、MC6800系列等Z80系列是8051系列流行之前非常流行的单片机，目前几乎没有人使用；6800系列是Motorola公司80年代末推出的产品，采用RISC结构，成本低廉；在低端大批量中占有优势。目前热门的单片机(1)•51增强系列8051为Intel公司80年代初推出，是目前普及度最广、兼容品种最多的单片机。标准8051速度较慢，需要12个时钟周期运行一条指令；目前出现了各大公司都推出了高速的8051兼容内核，典型的是Dallas公司设计的4指令周期8051内核和Cignal公司研发的单指令周期8051内核，Cignal公司的增强8051内核运行大部分指令仅需要一个时钟周期，最快的型号已经达到100Mips的计算速度。•PIC增强系列Microchip公司的PIC单片机推出来在市场上取得了巨大的成功，目前成为世界上销量最大的单片机。Microchip公司在不断的推出增强的PIC内核，指令宽度从12、16位提高到目前的18、24、30位，运行速度不断的提高，同时Microchip公司不断的推出集成更多外设的新品种。目前热门的单片机(2)•AVR系列由Atmel公司90年代初推出，完全采用8位的RISC结构，运行速度为16Mips，成本低，集成度高，产品齐全。目前在市场上非常热门，原因是其中几个型号如90s8515管脚与8051完全兼容，可以升级原来使用8051设计的产品。•FREESCALE系列由FREESCALE(MOTOROLA)公司推出，包括8位、16位和32位内核。HC9S12(X)是第一款含完整模糊逻辑指令的单片机，支持BDM调试方式，广泛用于汽车电子。目前热门的单片机(3)•MSP430系列由TI公司90年代末推出，采用16位的RISC结构，具有同类单片机的所有优点，其特点是功耗极低，正常工作电流250uA，非常适合电池供电的数字系统。比如有一款Nike鞋采用纽扣电池给MSP430供电来控制LED的发光，可以工作2年。•ARMCortex-M3Cortex-M0单片机的发展趋势•单片机发展为嵌入式处理器单片机位数从4位、8位提高到16位、32位，从单CPU向多CPU发展。32位单片机由于处理能力和开发方法已经和传统的单片机大相径庭，一般被称为嵌入式处理器，成为数字系统设计的另外一个分支。•集成度进一步提高单片机内部集成的设备越来越多，包括SRAM、FLASHROM、E2ROM、AD、DA、PWM、UART控制器、I2C控制器、USB控制器、看门狗、上电复位电路、RC振荡器、FPGA等，真正做到了SOC。•功耗进一步降低单片机的内核进一步为低功耗优化，MSP430待机电流0.8uA，和电池自然漏电相似。•开发环境的发展开发语言从汇编发展成为C、PLM等高级语言，并且开发工具提供操作系统，简化程序的编写。单片机系统开发方法—传统方法•开发软件环境–开发集成环境(IDE)–编译器–链接器•开发硬件环境–仿真器–编程器单片机系统开发方法—现代方法•BDM（BackgroundDebugMode）调试Freescale单片机•JTAG调试TIMSP430系列、C8051等•串口调试单片机的选型原则•性价比•功耗•体积•开发工具•调试方便•并行总线扩展•。。。。主要内容•单片机简介•MSP430单片机及其选型•MSP430单片机的重要特性•MSP430G2553设计与应用•MSP430的C程序设计什么是MSP430？•MSP430系列单片机是美国TexasInstruments(TI)从1996年开始推向市场的一种16位RISC架构、超低功耗的混合信号处理器(MixedSignalProcessor)。•MSP430产品系列为电池供电测量应用提供了最终解决方案。作为混合信号和数字技术的领导者，TI创新生产的MSP430，使系统设计人员能够在保持独一无二的低功耗的同时同步连接至模拟信号、传感器和数字组件。•主要应用范围包括计量设备；便携式仪表；智能传感系统和消费性电子。MSP430的命名规则MSP430的发展历程MSP430全系列产品•MSP430X1XX系列•MSP430X2XX系列（F2XX，G2XX）•MSP430X3XX系列•MSP430X4XX系列（带LCD驱动）•MSP430X5XX系列•MSP430X6XX系列（带LCD驱动）MSP430系列芯片封装(1)MSP430系列芯片封装(2)主要内容•单片机简介•MSP430单片机及其选型•MSP430单片机的重要特性•MSP430G2553设计与应用•MSP430的C程序设计MSP430系列单片机的重要特性•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特性1-超低功耗MSP430的低功耗参数•0.1uA掉电模式•0.8uA待机模式•250uA/1MIPS•50nA的端口漏电流超低功耗的重要性特性2-强大的处理能力•16位单片机•精简指令集•指令速度8~25MIPS•硬件乘法器,DMA等特性3-丰富的片上外设•时钟•端口•定时器•比较器•乘法器•AD,DA模块•硬件乘法器,液晶驱动,USB，OPA，DMA等特性4--系统工作稳定•工业级产品•看门狗定时器•电源管理模块特性5—方便高效的开发环境•JTAG调试接口•一体化的集成高效的开发环境IARWorkbench,TICCS等MSP430结构特点主要内容•单片机简介•MSP430单片机及其选型•MSP430单片机的重要特性•MSP430G2553设计与应用•MSP430的C程序设计MSP430G2553的设计与应用•MSP430G2553主要特点及LaunchPad板•时钟模块•系统复位、中断及工作模式•数字IO•定时器•ADC10•异步串行口（UART)•比较器•键盘接口MSP430G2553的设计与应用•MSP430G2553主要特点及LaunchPad板•时钟模块•系统复位、中断及工作模式•数字IO•定时器•ADC10•异步串行口（UART)•比较器•键盘接口MSP430G2553主要特点•低电压供电：1.8V-3.6V•16MHz主频，5种低功耗模式•8输入10Bit200KspsADC•两个16BitTimerA•USCI接口，支持Uart，IrDA，SPI和IIC功能•比较器•16KBFLASH、512BRAM•。。。MSP430G2553功能框图LanuchPad实验板主要特点•板上自带USB接口调试器•USB接口供电，并扩展出UART•支持PDIP14和PDIP20封装的G2xx以及F20xx产品•两个按键•两个LED电源电路MSP430G2553的设计与应用•MSP430G2553主要特点及LaunchPad板•时钟模块•系统复位、中断及工作模式•数字IO•定时器•ADC10•异步串行口（UART)•比较器•键盘接口MSP430G2533时钟模块•时钟产生内部低频晶振低速晶体振荡器数字控制振荡器DCO•输出ACLK（辅助时钟）MCLK（主系统时钟）SMCLK（子系统时钟）MSP430x2XX系列时钟模块1.三个时钟源2.内部DCO3.时钟1/2/4/8分频系数可选4.三个时钟输出时钟电路连接XTAL1=32768XTAL2=8MMSP430F2XX时钟寄存器MSP430F2XX时钟操作•上电后LF振荡器默认打开，HF振荡器默认关闭，DCO工作在1MHz左右，MCLK、SMLK接DCO，ACLK接LF；•使用时根据需要设置使用相应的振荡器•如果使用HF振荡器，需要打开并等待振荡器的稳定MSP430G2553的设计与应用•MSP430G2553主要特点及LaunchPad板•时钟模块•系统复位、中断及工作模式•数字IO•定时器•ADC10•异步串行口（UART)•比较器•键盘接口复位电路结构BOR时序BOR和POR系统复位后的状态•
RST/NMI为复位状态•
IO口为输入状态•
各模块和寄存器恢复为初始化的状态•
状态寄存器SR复位•
看门狗WDT为看门狗状态•
FFFE的内容装入PC指针软件必须完成的工作•
初始化堆栈指针SP,一般为RAM的顶端•
根据应用的需要，初始化WDT•
对模块初始化•
特别注意：看门狗、晶振失败、FLASH写入失败都可以引起RESETMSP430中断种类•系统复位
POR、PUC、BOR和SVS•非屏蔽中断NMI
晶振失败
FLASH失败
DMA•可屏蔽中断
TA、BT、COMP、UART等中断矢量结构中