计算机硬件技术基础MSP430_复习知识点.docx

第一章 基本原理1. 冯诺依曼计算机：工作原理为 存储程序+程序控制，结构为 输入设备，存储器，运算器，控制器，输出设备2. 基本概念【Bit：位】【Byte：字节，8个二进制位】【 word：字，CPU内部数据处理基本单位，二进制位数和内部寄存器，运算装置，总线宽度一致】3. CPU，存储器，输入输出设备，输入输出设备通过I/O接口和系统连接，各个部位通过总线链接。4. 总线分为：地址总线（AB），数据总线（DB），控制总线（CB）。地址总线宽度，决定CPU寻址能力，能够使用多大的内存或I/O端口。数据总线的宽度决定一次最多传送数据的宽度。5. 存储单元：存储信息的基本单元。 存储单元内容：存储的数据。 存储单元地址：每个单元有唯一的编制，译码后可以得到相应的选通信号。6. 读操作：发出地址信号选中存储单元，发出读控制信号，将存储单元的内容通过数据总线传入CPU中。写操作：CPU发出地址信号，选中相应的存储单元；CPU发出存储器写控制信号；将写的内容通过数据总线写入选中存储单元中。7. 定址原则：任何操作对象都有确定的地址，译码电路将地址信号实现定制功能。8. 微机的工作过程：取指令，将指令取出到CPU并且进行译码。执行指令，由控制电路发出执行指令所需要的信号，控制CPU执行响应操作。第二章 数字的表示运算9. N进制到十进制：略。十进制到N进制：整数部分为除n取余，商零为止，先低后高。小数部分为乘2取整，到零为止，先高后低。10. 二进制数和十六进制数的运算：算术运算，进位和借位都存储在标志寄存器中。11. 无符号数：所有各位都表示数值大小，最高位无符号意义。用于处理全部是正数的场合。12. 带符号数：用补码来表示带符号数。求补运算：按位取反，最低位+1，相当于（0-该数）补码：正数的补码：全部为数字位（最高位是0）。负数的补码：对该数正数进行求补运算（最高位为1）。补码真值计算：最高位为0，等于二进制的数值。最高位为1，先求补运算，再求数值大小。13. 用补码表示带符号数：用加法实现减法。14. 表示范围：8位，无符号数为0-255，带符号数为-12812716位，无符号数为0-65535，带符号数为-32768-3276715. 溢出：符号相同两数相加，得到的符号相反；符号相反的两个数相减，得到的符号与减数相同。16. ASCII码第三章 单片机结构17. 单片机结构：MSP430*2*的特点：精简指令集，低功耗运行方式。16个16位寄存器。18. 寄存器结构：R0/PC程序计数寄存器；R1/SP堆栈指针寄存器；R2/SR/CGR1状态寄存器；R3/CGR2常数发生器；R4-R15通用寄存器。19. 状态寄存器SR，目前用到9位R2.0-C-进位标志，加法，有进位为1，否则为0。减法有借位为0，否则为1R2.1-Z零标志，反映运算结果是否为0，结果为0时z=1，否则z=0.R2.2-N符号标志，反映运算结果的符号位，字节：N=D7，字：N=D15R2.7-V溢出标志，反映加减是否超出带符号数的运算范围。超出则V=1，不超出则V=020. 指令计数寄存器PC。PC存储要取的指令的首地址，取完一条指令PC自动加上指令长度转到下一条指令。21. MSP430存储器组织结构：采用冯诺依曼结构（普林斯顿体系结构），ROM和RAM使用一组地址和数据总线，存储单元I/O接口统一编址，在0x0000-0xffff的空间内，使用一组地址、数据、控制总线和相同的指令进行访问。22. 统一编址：0xffff-0xffe0中断向量表；0xffdf-0x0200：ROM/FLASH和RAM;0x01ff-0x0100:16位外围存储模块；0x00ff-0x0010:8位外围存储模块；0x000f-0x0000:特殊功能寄存器（中断使能和中断标志位）。23. 1个存储单元可以存放一个字节的数据。24. 一个字的数据写入时有两种模式：小端模式：低字节放在低地址，高字节放在高地址（默认模式）；大端模式：低字节放在高地址，高字节放在低地址。小端模式写入规则：低字节到偶单元，高字节到奇单元。字操作必须从偶地址开始，某则报错。25. 端口的功能复用：PxSEL功能选择寄存器，PxSEL2功能选择寄存器2，均为0是基本I/OPxDIR方向选择寄存器，0为输入，1位输出PxOUT输出数据寄存器，PxIN输入数据寄存器，PxREN上下拉电阻使能寄存器，1为使上拉或下拉，同时PxOUT为1，接到VCC电源上，PxOUT为0，接到VSS地线上。0位禁止上拉或者下拉电阻。26. 可执行文件生成过程：汇编语言程序源文件.s43和c语言程序源文件.c分别在汇编器和编译器的作用下生成目标文件.r43，目标文件和库文件.r43通过连接器生成可执行文件.d43第四章 C语言结构 汇编与反汇编27. C语言，主程序包含初始化部分和主循环部分28. 测试data中的某一位是否为1，应该是 if(data&BIT4)!=0) ，不能用if(data&BIT4)=1) 29. 常量、局部变量和全局变量的系统实现有何不同。30. 可执行文件通过反汇编可以得到汇编语言源文件。31. 一条汇编指令的构成由操作码、操作数构成。操作数又分为源操作数和目的操作数。32. 操作码用助记符表示，有27个核心指令，24个仿真指令。33. 操作数有三种来源，寄存器，立即数，存储单元，执行速度由快到慢。34. 操作数有7种寻址方式，其中不涉及CPU以外的存储系统和外围模块的是立即数寻址：#0xff，8位或者16位，可以用来给寄存器或者存储单元赋初值，不能为目的操作数。寄存器寻址： R4，用指定的寄存器名。若指令为8位（mov.b），寄存器为16位，则源操作数寄存器不受影响，目的操作数寄存器低8位改变，高8位清0.例如局部变量i由寄存器R15实现。35. 涉及CPU以外的存储器的寻址方式有5种：绝对地址寻址： &0x0200 ，遵循高高低低的小端模式原则。C语言中I/O端口地址均为绝对地址寻址方式。相对地址寻址：jeq 0xc022存放时存放的是一个偏移量，偏移量=目标地址-当前PC-2。一般用于C语言中分支，循环等有跳转产生的结构当中。寄存器间接寻址： R5 存储器操作数地址由寄存器R5给出。不能用作目的操作数。C语言中指针类型的变量会用到寄存器间接寻址。寄存器间接增量寻址： R5+，存储器中操作数地址由R5给出，R5根据指令类型（mov；mov.b）增加1（.b）或者2。不能用作目的操作数。在C语言中数组读取操作会用到。寄存器相对寻址：0x03(R12) 存储器操作数的地址由寄存器和偏移量相加得到。执行后R12不变。在C语言中用于对数组某元素的寻址操作。36. 指令系统：核心指令27个，仿真指令24个（便于书写记忆，实质用核心指令完成）37. 常用指令：1) 数据传送指令MOV src,dst；SWPB dst;SXT dst。仿真指令：CLR dst; 2) 加法运算指令ADD src,dst；ADDC src,dst。仿真指令：ADC dst; INC dst; INCD dst3) 减法运算指令SUB src,dst；SUBC(dst-src-(1-C)-dst) ;CMP。仿真指令：SBC;DEC;DECD;TSTTST dst 测试指令，将dst-0，结果不保存，仅改变标志位，用于判断正负。CMP src,dst 比较大小。Dst-src，结果不保存，改变标志位，用于跳转。4) 逻辑运算指令AND src,dst(与);BIC src,dst(非与);BIS src,dst(或);XOR src,dst(异或);inv dst(非);bit src,dst(与测试)。逻辑运算中，c和z永远相反。结果为0，z=1,c=0；否则z=0,c=1.应用中逻辑运算常用于置0或者置1操作。使某位为1，BIS；使某位为0，BIC；求反，INV；测试某一位的值,BIT,结果只影响标志位。5) 移位指令RLA dst(算数左移);RRA dst(算数右移)；RLC dst(带进位的循环左移)；RRC dst(带进位的循环右移)。算数左移：低位-高位，最高位到C标志位，最低位用0补充。无符号数*2算数右移：高位-低位，最低位到C标志位，最高位保持原来的值。带符号数/2进位循环移位：C标志位参与循环移位，所有数据不丢失。C语言移位指令：A=ASP src-SP出栈操作指令 POP dst或POP.b dst。执行：SP-dst SP+2-SP栈顶是RAM区的底部，即0x0200.栈底根据SP的初始化决定，如MOV 0x0400,SP堆栈的使用场合：用堆栈保存恢复信息。子程序调用、返回，中断调用、返回。用堆栈传递数据，如主程和子程之间的程序调用。局部变量较多时，用堆栈存、取局部变量。9) 调用指令CALL和返回指令RET。CALL src（src为目标地址）执行过程：SP-2-SP, 返回地址（CALL指令的下一条指令）-SP, 目标地址-PCRET 执行过程：SP-PC, SP+2-SP第五章 I/O38. CPU与外设的数据传送：1) 无条件传送，CPU不检查外设工作状态，速度匹配通过软件延时完成。2) 条件传送，COU在传送之间查询外设状态，过程中CPU一直发送查询信号，工作效率低。3) 中断传送方式，外设准备好之后向CPU发送中断请求，CPU相应中断去执行中断服务程序，传送数据，结束后继续执行被中断的程序。4) DMA传送方式，用专用的接口芯片DMA控制器传送，由DMA向CPU发出请求，CPU释放总线并且由DMA接管，控制外设和存储器之间的数据传送。传送效率高适用于告诉外设，同时硬件开销大，电路复杂。JTAG实时仿真接口是DMA控制器的一种。第六章 中断39. 发出中断申请的外部或内部原因称为中断源，中断源有中断有限级，同时发出中断请求时根据优先级的高低依次响应中断。40. 中断服务程序（中断例行程序，中断子程），处理中断源完成所需功能的程序。41. 中断向量：中断程序的入口地址。即中断程序的第一条指令在存储器的地址。42. 断点：CPU执行现行程序被中断时的下一条指令的地址，又称店店地址中断现场：CPU去执行中断服务程序前的运行状态，包括CPU内部寄存器状态，断点地址。43. 硬件中断：由CPU外部产生的中断，主要由外部硬件产生软件中断：从CPU内部产生，或者程序预先安排，用指令调用中断服务程序。44. 中断控制信号：状态寄存器(SR)的GIE位为总中断允许，置1则允许所有可屏蔽中断。各外围模块有自己的中断响应控制位，称为分中断控制位。45. 中断源分类：（按照是否受控分类）1) 系统复位中断/不可屏蔽中断：不能被GIE和分控位IE位控制2) 非屏蔽中断：不能被总控为GIE屏蔽，可以被分控位IE位控制3) 可屏蔽中断：能被GIE屏蔽也可以被分控位IE位屏蔽。46. 中断源分类（来自MCU外部引脚还是内部）由外部引脚产生的中断为外中遇到那，由MCU内部模块产生的中断成为内中断。47. 中断类型号：每个中断源一个类型号，类型号的值与优先级大小相同。MSP430G2553共15个中断类型号，15是不可屏蔽中断（上电复位，PC跑飞），14是非屏蔽中断（振荡器失效），其余是可屏蔽中断。48. 中断向量表，存放在0xffe0-0xfffe中，存放16个中断向量。存放地址为0xffe0+N*2，N是中断向量级别49. 中断标志位，用于保存中断源发出的中断申请，存放在外围模块内部或者特殊功能寄存器中。50. 同一级中断源可能包含多个子中断源，每个子中断源对应移位中断标志位，共享一个中断向量和中断函数，但是产生不同的标志位，可以根据中断标志为查询判断产生中断的中断源。51. 中断响应过程：1) 入栈保存断点 PUSH PC; 入栈保存现场 PUSH SR; SR清零；从中断向量表中取中断向量至PC MOV &(0xffe0+N*2),PC； 执行中断服务子程2) 出栈恢复现场 POP SR； 继续执行程序POP PC52. P1、P2端口的中断相关寄存器P1SEL=0; P1SEL2=0; P1DIR=0; P1IES(中断触发沿，0为上升触发，1为下降触发); P1IFG(中断标志位，0无中断申请，1有中断申请); P1IE(中断分控位，1允许，0禁止）53. 中断过程：(1) 设置P1SEL=0; P1SEL2=0; P1DIR=0(2) 设置P1IES(3) 引脚出现中断申请，自动置P1IFG=1(4) 如果P1IE=1，向CPU发出中断。GIE=1，允许中断；GIE=0，屏蔽中断。(5) 利用P1IFG判断中断源引脚，执行中断服务程序。(6) 在中断子程结束时使P1IFG=0。（对单一中断标志的中断源可以自动置IFG为0）54. 程序设计开始-关闭分中断标志和总中断标志-任务初始化-中断初始化-清分中断标志-打开分中断允许-打开总中断允许-主程序（无限循环）55. 使用关键字_interrupt 汇编时的返回语句为RETI而不是RET56. 中断服务程序前添加预编译命令#pragma vector=偏移地址 语句。偏移地址可以用N*2表示，也可以用在头文件（in430.h）中定义的符号表示。头文件中用符号表示各个中断源在中断向量表中的偏移地址。第七章 时钟模块57. CPU在时钟的控制下工作，所有操作以时钟信号为准。CPU，存储器，接口模块均按照严格的时间标准送出或者接受数据。58. 时钟信号时按照一定的电压幅度，一定时间间隔发出的脉冲信号。参数：频率f（1s内脉冲个数），周期T（1/f），占空比（高电平在一个周期中的比例）59. 几个参数：(1) CPU主频/内频，CPU工作频率(2) CPU外频/系统频率，外部总线频率，指CPU和存储系统的数据交换速度。(3) 倍频系数：主频和外频的相对比例，即CPU主频=外频*倍频系数(4) 子系统时钟（存储胸，显示系统，总线）是由系统频率按照一定比例分频得到的。60. T状态：一个动作周期，包括下降沿，低电平，上升沿，高电平。61. 总线操作：CPU通过总线和存储器，I/O接口之间的操作称为总线操作。62. 不同总线操作有不同的总线周期。，即操作所需要的时间63. 指令周期，执行一条指令（取指令，执行指令，取操作数，存放结果）所需要的时间和。64. 三种输出时钟信号：辅助时钟ACLK，主时钟MCLK，子时钟SMCLK。65. 四个时钟源：LFXT1CLK即XT1振荡器，可接低频振荡也可接高频振荡器XT2CLK，高频振荡器DCOCLK数字振荡器VLOCLK低功耗低频振荡器66. 相关引脚：P2.6,P2.7可以连接外部晶振，XIN和XOU功能 P1.0,P1.4分别输出ACLK和MCLK 设置方法：PxSEL |= BITy; PxSEL2 &= BITy; PxDIR |= BITy (PxDIR &= BITy)67. 四个时钟相关寄存器DCOCTL（DCO控制寄存器）、BCSCTL1（基本时钟系统控制寄存器1）、BCSCTL2（）、BCSCTL3（）。68. MSP430只能通过DCO来获得高频时钟，内置调频电阻存放在DCOCTL和BCSCTL1寄存器中。其中BCSCTL1中的D0、D1、D2、D3即RSELX粗调，16档。DCOCTL中的D5、D6、D7即DCOX细条，8档，档位步进10%。具体的分档是什么ORZ出厂设置预校验 1/8/12/16MHz四种频率69. BCSCTL1：D4、D5为DIVAx，控制ACLK分频D6为XTS，控制LFXT1高频、低频模式选择D7为XT2OFF，控制XT2振荡器开关70. BCSCTL2：D0为DCOR，控制DC0选择片内还是片外电阻D1、D2为DIVSx，控制SMCLK分频D3为SELS，控制SMCLK时钟源选择，0为DCO，1为XT2，无XT2则选择LFXT1。D4、D5为DIVM，控制MCLK分频D6、D7为SELMx，控制MCLK时钟源选择，00、01为DCO，10、11为LFXT171. BCSCTL3：D0为LFXT1OF，中断标志位，控制LFXT1振荡失效D1为XT2OF，中断标志位，控制XT2振荡失效D2、D3为XCAPx，外部晶振起振电容。D4、D5为LFXT1Sx控制LFXT1的振荡来源，10为VLOVTL，其余外部晶振D6、D7为XT2Sx，控制XT2频率范围72. 振荡器失效检测：低频时钟LFXT1 50us内不出现，振荡器失效，中断标志位自动置OFIFG=1，若OFIFG对应OFIE=1，则发出中断申请。若MCLK的时钟源为LFXT1，自动变为DCO。73. 编程流程：确认电路 - 清除OFIFG中断标志 - 延时50s - 检测OFIFG，检测振荡器是否有效 - 对寄存器进行设置第8章 串行通讯74. 并行通信：多根数据线，短距离高速通信串行通信：按照时间顺序依次在同一传输线上传输。中、长距离通信。如PC机标准串口COM1，COM2，USB，以太网75. 串行数据传送方式单工方式：之按照一个固定的方向传播全双工方式：允许双方同时发送和接受半双工方式：两个方向均可传递，但是不能同时在两个方向传送，每次只能一方发送，一方接收。76. 波特率：串行通讯中衡量传输速度的单位，每秒钟二进制数据的位数，bps（位/秒）有时用位周期Td来表示，波特率=1/Td77. 通信协议：为了保证数据传送双方必须遵守的决定。包括数据格式，同步方式，传送速率，传送步骤，检纠错方式，控制字符定义等等。78. 同步串行通信：使用独立的同步时钟信号，用时钟控制数据传送异步串行通信：不使用独立的时钟信号线，位同步采用事先约定的波特率，并且在信息中设置起始位，校验位，停止位。79. 异步串行通信方式：数据一帧一帧的传送，每一帧包含一个字符，包含起始位（1位），数据位（5-8），校验位（0-1），停止位（1-2），帧与帧之间可以有任意数量的空格。一个字符作为独立的单位，可以随时出现在数据流中。80. 接受/发送时钟：通过脉冲对传送的数据进行同步和定位控制。81. 波特率因子，调制一个二进制位所用的脉冲个数。即：收/发时钟频率 = 波特率*波特率因子。若波特率因子为16，则每16个时钟脉冲移位一次。N可以是1、16、32、6482. 相关寄存器：数据发送寄存器：存放要发送的并行数据。检测到发送移位寄存器为空则自动传送数据到发送移位寄存器发送移位寄存器：将并行数据转换为串行数据，通过串行输出管脚发送数据。CPU不可直接对其操作。接收移位寄存器：接收管脚传入数据转换为并行信号。接收到1字符的数据自动传送给接收数据寄存器。接收数据寄存器：存放数据，由CPU对其进行读取操作。串行控制寄存器：用于设置串行通讯数据长度，波特率，停止位长度，数据位长度，奇偶校验格式。串行状态寄存器：存放串行通信的状态，如发送/接收数据寄存器是否为空，帧格式，奇偶校验是否正确，是否溢出等等。83. 奇偶校验：所有数据位加校验位的1数量为奇数（奇校验）或者偶数（偶校验）84. 发送数据寄存器，接受数据寄存器均有空/满两种状态。CPU检测发送数据寄存器是否为空从而确定是否可以发送新数据，检测接收数据寄存器是否为满从而确定是否可以接收新数据。85. 溢出错误：上一个数据未被CPU取走便有字符传送到接收数据寄存器帧格式错误：没有停止位。86. PSP430标准串口模块USCIA0异步串行通讯模块。引脚p1.4外部时钟输入，p1.1异步串行数据接收引脚，p1.2异步串行数据发送引。87. 相关寄存器：(1) UCA0CTL0 串口控制寄存器0：串行方式UCSYNC（D0），串行模式UCMODEx（D1 D2），停止位长度UCSPB（D3），数据位长度UC7BIT（D4），发送顺序UCMSB（D5），奇偶校验位UCPAR（D6），校验允许位UCPEN（D7）(2) UCA0CTL1 串口控制寄存器1：软件复位UCSWRST（D0），断开中断允许UCBRKIE（D4），错误存储控制UCRXEIE（D5），波特率发生器时钟源选择UCSSELx（D6 D7）(3) UCA0STAT 串口接收状态寄存器(4) UCA0TXBUF 发送数据寄存器(5) UCA0RXBUF 接收数据寄存器(6) 中断标志寄存器2，UCA0TXIFG，发送中断标志位，发送空为1；UCA0RXIFG，接收中断标志位，接收满为1。发送程序写法：While(IFG2&UCA0TXIFG)=0);UCA0TXBUF = stringi;接收程序写法：While(IFG2&UCA0RXIFG)=0);Bufferi=UCA0RXBUF;(7) 中断允许寄存器2，UCA0TXIE，发送中断允许；UCA0RXIE，接收中断允许88. 波特率发生器的设置。通过串口控制寄存器1（UCA0CTL1）的UCSSEL（D6 D7）选择一个时钟作为波特率发生器的时钟，得到BRCLK，再通过三个寄存器（UCA0BR0 UCA0BR1 UCA0MCTL）对波特率因子进行设置，得到波特率BITCLK。89. 波特率发生器的两种工作模式：UCOS16=0 低波特率模式，使用低频时钟产生波特率，最小波特率因子为3.，使用UCA0BR0 UCA0BR1 UCBRSx 来设置。UCOS16=1过采样波特率模式，使用相对高频时钟源，最小波特率因子为16，使用UCA0BR0 UCA0BR1 UCBRFx设置波特率90. 波特率发生器的设置UCA0BR1 UCA0BR0用来存放波特率因子（n.x = BRCLK / Baud）的整数部分n，R1存放高8位，R0存放低8位；UCA0MCTL中，UCOS16（D0）用于选择波特率控制模式；UCBRSx（D1 D2 D3）用于低频波特率参数调整；UCBRFx（D4 D5 D6 D7）用于高频波特率参数调整。设置步骤1) 计算分频因子N=BRCLK/Baud=n.x2) 选择波特率模式i. N16，可以采用过采样波特率模式。M= BRCLK / Baud/16=N/16=m.y，置UCOS16=1，（UCA0BR1 UCA0BR0）=m，UCBRSx=y*16（四舍五入取整）91. UCSI_A0的初始化1) 设置UCA0CTL1中的SWRST=1允许软件复位2) 设置收、发引脚和时钟3) 设置2个控制寄存器和3个波特率寄存器4) 设置SWRST=0，允许运行。第九章 A/D转换92. 逐次逼近式A/D转换原理：置SAR最高位为1，通过VREF得到VDAC，和Vin比较，若VDACVin，则保留最高位并置D6为1，如此往复。93. A/D转换器技术指标1) 分辨率：A/D转换器能够分辨的最小模拟输入量，8为A/D转换器分辨率为8位，10位转换器为10位。2) 绝对精度：实际输入模拟值和理论输入模拟值之间的偏差，若4.997-4.999之间均输出800H（5V对应的数字量），则绝对精度为-2mv（该范围的中间值和标准值的差）3) 转换时间和转换率94. 采样保持电路：一次A/D转换需要一定的时间，在这段时间内模拟量应该保持不变，否则影响转换精度。工作原理：开关闭合，VO=VI，电容充电。开关断开，VO保持，不在随VI变化。在多个缓慢变化模拟信号进行A/D转换时，将多路开关循环和A/D转换器接通，完成对多路信号的转换。95. MSP430的ADC10模块特点1) 单极型，10位分辨率，采样率达到200ksps2) 内置采样保持器，采样时间可控3) 12路单极模拟信号4) ADC内核和参考电压可以单独供电，低功耗5) 片内有1.5 2.5两种参考电压，也可以变成选择外部参考电压6) 4中转换模式，单通道单次，通道序列单次，单通道多次，