MSP430单片机实用技术讲座55373new

1、中国单片机世界论坛(/bbs/index.asp)-资料共享(/bbs/list.asp?boardid=3)-单片机实用技术讲座(/bbs/dispbbs.asp?boardid=3&id=199)-作者：飞天-发布时间：2004-9-5 0:22:42-单片机实用技术讲座以下内容只有回复后才可以浏览 -作者：飞天-发布时间：2004-9-5 0:31:23-在运算速度方面，系列单片机能在晶体的驱动下，实现的指令周期。位的数据宽度、的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的某些

2、算法（如等）。系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只需。超低功耗 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。首先，系列单片机的电源电压采用的是电压。因而可使其在的时钟条件下运行时，芯片的电流会在之间。其次，独特的系统时钟系统的设计。在系列中有两种不同的系统时钟系统：基本时钟系统和锁频环（和）时钟系统。有的使用一个晶体振荡器（），有的使用两个晶体振荡器（一个为，另一个为高频振荡器）。由系统时钟系统产生和各功能模块所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现

3、对总体功耗的控制。由于系统运行时打开的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著不同。在系统中共有一种活动模式（）和五种低功耗模式（）。在等待方式下，耗电为，在节电方式下，最低可达。系统工作稳定上电复位后，首先由启动，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用作时钟 时发生故障， 会自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。丰富的片上外围模块系列单片机的各成员都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（）、模拟比较器 、定时器（）、定时器 （）、串口、（、

4、）、硬件乘法器、液晶驱动器、位位、位 （）、位 、总线、直接数据存取（）、端口（）、端口（）、基本定时器（）等的一些外围模块的不同组合。其中，看门 狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可以设计为转换器；位定时器（和）具有捕获比较功能，大量的捕获比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问的串行通信接口，可方便地实现多机通信等应用；具有较多的并行端口，最多达条口线；、端口能够接 收外部上升沿或下降沿的中断输入； 位硬件转换器有较高的转换速率，最高可达，能满足大多数 数据采集应用；能直接驱动液晶多达 段；实现两路的位转换；硬件

5、 串行总线接口，实现存储器串行扩展；以 及为了增加数据传输速度，而采用直接 数据传输（）模块。系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。方便高效的开发环境目前系列有 型、型和 型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于型和型的器件是使用仿真器开发成功之后再烧写或掩膜芯片；对于型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有调试接口，还有可电擦写的存储器，因此采用先下载程序到内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台机和一个调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和语言。适应工业级运行环境系列器件均为工

6、业级的，运行环境温度为，所设计的产品适合运行于工业环境下。系列与系列的比较我国的多数读者对与系列的单片机是很熟悉的，为了加深对系列单片机的认识，我们不妨将两者进行一下比较。首先，单片机是位单片机，其指令是采用的被称为“”的复杂指令集，共具有条指令。而单片机是位的单片机，采用了精简指令集（）结构，只有简洁的条内核指令，大量的指令则是模拟指令；众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。其次，单片机本身的电源电压是伏，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为，在待机状态下，其耗电电流仍为；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到

7、，但是为了保存内部中的数据，还需要提供约的电流。而系列单片机在低功耗方面的优越之处，则是系列不可比拟的。正因为如此，系列单片机更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。再者，系列单片机由于其内部总线是位的，其内部功能模块基本上都是位的，虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结构本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。系列其基本架构是位的，同时在其内部的数据总线经过转换还存在位的总线，在加上本身就是混合型的结构，因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展位的功能模块，还是位的功能模块，即使扩展像模数转换或数模转换这类的功能模块也是很方便的。这也就是为什么系列产品和其中功能

8、部件迅速增加的原因。最后，就是在开发工具方面。对于来说，由于它是最早进入中国的单片机，人们对它再熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力，创造了不少适合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大问题。对于系列而言，由于引入了型程序存储器和 技术，不仅使开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程。-作者：飞天-发布时间：2004-9-5 0:46:46-第讲单片机系列简介（下） 张俊谟 系列的内部结构概述 系列器件包含、程序存储器（、和）、数据存储器（）、运行控制、外围模块、振荡器和倍频器等主要功能模块。其基本结构如图 所示。可以看出，内部包含了计算机的所有部件，是一个真

9、正的单片机（微控制器）。 由一个位的、个寄存器和一套指令控制逻辑组成，其逻辑简图如图所示。在个寄存器中，程序计数器、堆栈指针、状态寄存器和常数发生器、这个寄存器有特殊用途。除了和外，所有寄存器都可作为通用寄存器来用于所有指令操作。常数发生器是为指令执行时提供常数的，而不是用于存储数据的。对、访问的寻址模式可以区分常数的数据。在内部有一组位数据总线和位的地址总线；运行正交设计、对模块高度透明的精简指令集；、和配合精简指令组所实现的控制，使应用开发可实现复杂的寻址模式和软件算法。 存储器系列采用“冯纽曼结构”。因此，、 和全部外围模块都位于同一个地址空间内，即用一个公共的空间对全部功能模块进行寻址

10、。支持外部扩展存储器是将来性能增强的目标。特殊功能寄存器及外围模块安排在 区域； 和 共享 区域，数据存储器（）的起始地址是。（）程序存储器系列程序存储器的类型有、和三种，存储器的类型和容量示于电子世界网站的表中。 的容量在 之间；对于型的芯片，内部还集成有两段（共）的信息存储器以及存放自举程序的自举存储器（）；对代码存储器的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。每次访问需要条数据总线（）和访问当前存储器模块所需的地址总线（）；存储器模块由模块允许信号自动选中。最低的空间的顶部个字，即，保留存放复位和中断的向量；在程序存储器中还可以存放表格数据，以实现查表处理等应用；程序对

11、程序存储器可以任意读取，但不能写入。（）数据存储器数据存储器可以以字或字节宽度集成在片内，其容量在之间；所有指令可以对字节或字进行操作。但是对堆栈和 的操作是按字宽度进行的，寻址时必须对准偶地址。运行控制系列微控制器的运行主要受控于存储在特殊寄存器（）中的信息。不同 中的位可以允许中断，以支持取决于中断标志状态的软件以及定义外围模块的工作模式。禁止外围模块，停止它的功能，可以减少电流消耗，而所有存储在模块寄存器中的数据仍被保留。外围模块的工作模式可以用的特定位置来标明。外围模块外围模块包括基本定时器（）、位定时器（及）、转换器、端口、异步及同步串行通讯口（）以及液晶显示驱动模块等。外围模块经

12、、 与 相连。图所示为外围模块的连接总线示意图。从图中可以看出，外围模块可分为字（位）模块和字节（位）模块两种。对大多数外围模块，通常是位，是位或位。字节（位）模块的数据总线是位的，需经总线转换电路与位的相连。这些模块的数据交换毫无例外地要用字节指令处理；对字（位）模块，其数据总线是位的，无需经过转换而直接与的位数据总线相连。模块的操作指令就没有任何限制。系列所包含的字节（位）模块和字（位）模块，请参看电子世界网站上的表和表。振荡器和时钟发生器振荡器（）是专门为通用的低功耗时 钟晶振设计的。除了晶体外接外，所有的 模拟元件都集成在片内。但是也可以用一个高速的晶振工作，这时需要外接负 载电容。对

13、于 、 和以及系列，片内还有一个可接入高速晶振的振荡器。除了晶体振荡器之外，、 和系列都有一个数字控制 振荡器（），用它实现对振荡器的数字控制和频率调节；对于系列，将晶振频率用一个锁频环电路（ 或 ）进行倍频。 或 在上电后以最低频率开始工作，并通过控制一个数控振荡器（）来调整到适当的频率。供处理器工作的时钟发生器的频率固定在晶振的倍频上，并提供时钟信号 。 外围模块及的时钟源选择非常灵活。可以用以实现各种低功耗模式下的运行。-作者：飞天-发布时间：2004-9-5 8:43:30-第 讲 学习和调试系统（上）张俊谟大家都知道，对于单片机来说，它是没有自开发能力的，因此要开发单片机必须有开发器

14、或仿真器。要得到一个从硬件到软件功能完整的开发器或仿真器，一般来说价格是非常昂贵的。所以对于一般业余爱好者或经费不多的工程技术人员，大多都使用简易的开发器。但是对于简易的开发器来说，有些很难做到真正的仿真，调试程序的实时性也受到了限制，有时，这些开发器还占用单片机的某些资源。自从世纪年代制定了有关检测和芯片的一个标准以后，接口的技术得到了推广，后来，随着存储器技术的逐渐成熟，将这两种技术相互融合，通过接口来调试、开发和在线对存储器编程的仿真技术得到了很大的发展。公司将这一技术运用到系列的单片机上。这样的仿真技术的特点是：（）仿真器的硬件与单片机无关，仿真器只提供独立于单片机的标准接口，系列的芯

15、片上只提供用于仿真调试的信号引脚，用户只需按标准在单片机目标板上作一接口（脚双排插针），二者相连即可对单片机进行仿真调试。由于仿真器的硬件与单片机无关，不同系列的仿真器的硬件相同，可以节省开发投资。（）仿真接口与单片机的引脚数和封装无关，无论单片机的引脚数的多少，仿真头所使用的引脚数不变，解决了传统仿真头随单片机引脚数增多而体积增大的问题（）仿真接口与单片机的主频无关。硬件时序就是目标系统的硬件时序，避免了其间的差异。（）仿真器不占用单片机的任何资源。单片机的所有资源都在目标系统上。学习、调试及开发系统由硬件和软件两部分组成。其中所使用的调试软件是 编译软件 ；硬件环境由 机、仿真工具（）和系

16、统目标板或学习板所组成。学习和调试系统的硬件环境 仿真工具简介 （ ）是年制定的检测和芯片的一个标准，年被修改后成为 的一个标准，即 。通过这个标准，可对具有接口的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障检测。具有 接口的芯片，相关引脚的定义为：为测试时钟输入；为测试数据输入，数据通过引脚输入接口；为测试数据输出，数据通过 引脚从 接口输出；为测试模式选择，用来设置 接口处于某种特定的测试模式；为测试复位，输入引脚，低电平有效。一般内部有一个状态机，称为 控制器。它通过 和 进行状态的转变，实现数据和指令的输入。 标准定义了一个串行的移位寄存器。寄存器的每一个单元分配给芯片的相应的引脚，这个独立的单元

17、称为边界扫描单元。这个串联的在 内部构成回路，所有的边界扫描寄存器通过测试激活，平时这些引脚保持正常的功能。在设计时，中的数据线、地址线和控制线与其中存储器的数据线、地址线和控制线相连。因为的引脚都有相应的，只要用指令将数据、地址和控制信号送给其中，就可以通过将信号送给存储器，实现对存储器的在线的读取、擦除和编程操作。仿真工具的原理仿真工具的功能主要是将由机打印机接口来的位并行数据与来自接口的串行数据进行相互转换，实现机与芯片中的接口的通讯。在本文所介绍的学习和调试系统中，可以使用公司推出的两种型号的仿真工具： 仿真工具和 仿真工具。前者是最早推出的仿真工具， 没有 调试接口， 只能支持、 及

18、等器件；后者是新推出的仿真器，它由 接口盒和 板两部分组成， 其 口盒支持所有 系列单片机的开发，其 板支持 及器件。仿真工具的功能功能主要有三个：下载编码到器件；编程存储器；通过内部的仿真逻辑进行仿真。 仿真工具的连接仿真 工 具 和 仿真工具的连接方法是不同的：对于 仿真器，仿真器用芯的扁平电缆与的打印机接口相连，另一端口用脚扁平电缆与用户的目标板连接（如本文提到的学习板）；对于仿真器仿真器用芯的扁平电缆与的打印机接口连接，没有接口，所仿真的芯片直接焊在仿真器上或夹在仿真器的座上。 学习板学习板概述学习板是利尔达公司为了在我国推广系列单片机，执行大学计划而推出的学习和开发型单片机的一个硬件

19、平台。学习板硬件平台以为核心，配合仿真工具及软件平台，对所有的和系列单片机进行在线编程与测试，可方便地实现开发。学习板采纳国内外许多单片机实验仪的优点，保持了传统机的实验项目，增加了以实用技术为主的许多实验。按照教育大纲的要求，可根据校方要求定制或校方自制实验卡与本机配合使用。学习板是系列型超低功耗位单片机、系列单片机接口技术及系统设计实例、系列单片机语言程序设计与开发等教材和参考资料所必须的实验设备，它既能适合科研开发，又能适合大面积实验教学、课程设计、毕业设计等方面的要求，为广大高校师生提供一个良好的实验开发环境。同时也是广大的电子爱好者学习、开发系列单片机的良好平台。该学习板集成了丰富的

20、接口电路与模块，具体如下：种输出电压和键的行列键盘，个独立按键种显示模式：、（段码）、（点阵）种通讯模式：、种外围接口方式：方式和总线（串行 ）模块方式转换接口（位）外部模块比较捕获模式接口学习板还把全部引脚用插座引出，并可通过开关选择是否与外部电路相连，方便用户自己扩展模块与单片机相连。为了能更好地了解和掌握 系列单片机的特点、使用方法，能更好、更快地投入开发，针对学习板设计了丰富的实验项目，有基础的 实验，更有复杂、精彩的综合实验，同时准备了大量的相关程序，以便用户调试。-作者：飞天-发布时间：2004-9-5 8:51:02-第讲学习和调试系统（下）学习板组成原理 学习板硬件平台以为核心

21、组成的硬件系统，其电原理图见本刊网站（为了简化，图中未将全部插件都画出）。硬件系统由芯片，接口，电源电路、复位、晶振和滤波电路，显示（显示、段码显示、点阵显示），键盘接口（个行列键盘、个独立按键），外部通讯（、），位转换和外部扩展，串行外围接口（、），比较捕获，比较器欠压检测等共部分组成（个引脚全部引出，可以做其它试验）。有只引脚，其每一只引脚都是多功能的，其功能可多达三种，它的大部分引脚是复用的，最多有三种功能模块复用在一个引脚。的工作电压为；它具有有超低功耗：活动模式为 ，待机模式为，掉电模式（数据保持）为；它有种节电模式；从待机到唤醒不到；位精简指令结构（），指令周期；存储器多达， 多达

22、 。它有丰富的内部功能模块。其中包括个位的口：；一个位的内部硬件乘法器；一个通道的位转换器（外部个通道，内部个通道），自带内部参考源和采样保持；个位定时器：定时器带有个捕获比较寄存器，定时器带有个捕获比较寄存器；个串行通讯模块，每个都可用软件选择模式；一个高精度的比较器，配合其它器件可构成单斜边转换器；具有个端的液晶驱动器，驱动液晶能力可达段；可编程电压监测器。可编程的保险熔丝可保护设计者代码；可在线串行编程，不需要外部编程电压。在板上设置有 引脚的 插座，可以与工具上的脚插头相连接进行程序调试。其他的一些学习版的说明可参考 年 期-作者：飞天-发布时间：2004-9-5 8:56:13- 第

23、讲学习和调试系统的软件环境（上）的开发软件较多，但通常使用的是公司的集成开发环境嵌入式工作平台以及调试器。该工作平台支持多种微处理器，针对用户的目标系统，用创建项目（）的方式来进行开发和管理；为用户提供方便和功能丰富的窗口界面，使开发和调试的效率大大提高。该工作平台（）由下列工具组成：内嵌式编辑器：可以同时编辑汇编和语言源文件，具有极强的语言表达能力编译器：具有语言标准特性同时又添加了扩展功能汇编器：支持语言预处理指令和特殊寄存器关键词，支持位算术运算和标准浮点数连接器：将汇编器或编译器产生的一个或多个可重定位目标文件转换为特定目标系统的机器代码。连接器支持高级调试器所使用的调试格式。；调试器

24、（）：它是一个独立软件，既可独立使用又可集成在内运行，具有语言级和汇编语言级的交互式调试功能函数库管理器（）：该管理器实现对系统汇编器和编译器产生的可重定位目标文件的处理。嵌入式工作平台（）的安装嵌入式工作平台（）安装在界面下，对机没有特别的要求，目前的配置都能满足对内存、硬盘及机器速度的要求。安装软件是，目前的最新版本是。免费版本可以在或直接下载，汇编没有任何限制，语言最大限制在代码。全功能版本没有任何限制。本文以为例介绍其安装和使用。嵌入式工作平台（）的介绍嵌入式工作平台的管理方式被专门设计成常见的软件开发管理模式项目管理模式。这种管理模式允许用户以树型体系结构来组织项目，能一目了然地显示

25、文件之间的隶属关系。因而它能很好地适合维护用于构成应用程序所有版本的源程序。这种树型体系结构有以下三种层次：目标。它处于树型体系结构的最高层。用户定义想要建立的应用程序的不同目标系统版本。对于简单的应用程序，可能只需要两种版本：调试版（）和发布版（）。组。组处于树型体系结构的中间层。它的作用是将一个或多个相关的源程序集合在一起。一个组可以惟一地属于某个目标，也可以分属于多个目标。每一种目标包含一个或多个组。源程序。源程序处于树型体系结构的最低层。一般地，每一个源程序可以惟一地属于一个组，也可以属于多个组。但是属于多个组的源程序由于连接时可能出错，因而这种做法是不推荐的。当用户以项目管理模式进行

26、开发时，总有一个选定的当前目标。在项目窗口中只有作为当前目标成员的组以及它们所包含的文件才是可见的。也只有这些文件将生成代码，并通过连接，形成代码输出。注:其他的一些软件说明较简单.需要的可以查看原文.-作者：多嘴鸟-发布时间：2004-9-15 21:01:36-加上一些：应用MSP430微控制器时需注意的问题TI的MSP430微控制器包含430X1X、430X31X、430X32X、430X33X等型号，使用者可根据不同应用目标作有针对性的选择。MSP430系列微控制器在性能上有一定特色，如低功耗、高抗干扰、高集成度等。其中的430X32X有片内14位A/D，并可提供内部的参考电压。本文将

27、介绍应用MSP430X32X片内A/D转换器原理及需注意的问题。MSP430X32X的14位A/D430X32X片内A/D有8通道(A07)，但目前的型号(323、325、325A)引脚上只有A0 5。其中A03可编程为恒流源工作，适合于外接电阻性、无源传感元件的应用场合。SVCC端是A/D转换的参考电压端，它可连接于片内的AVCC，也可由外部稳压源提供。与A/D工作有关的主要有4个SFR。即ADAT、AIN、AEN和ACTL，均为16位。12位与（12+2）位精度转换A/D转换采用逐位逼近原理，由内部一个电阻网络和一个开关电容网络配合D/A及比较器等电路来实现，时钟ADCLK控制转换的进程。

28、转换过程经过两步，首先通过电阻阵列分压值与输入信号的比较来确定输入信号电压范围，这个电压范围是将参考电压分成4等分，由低到高分别称为范围A、B、C和D；然后由开关电容阵列逐位改变电容量，来搜索与输入信号最接近的电压值，由于电容量是以2进制幂排列的，完成搜索后开关的接通状态即为输入信号的A/D转换值。实际上是由电阻网络确定了转换值的高2位，由开关电容网络确定了转换值的低12位。当启动转换时在ACTL中设定了信号电压范围，实际已确定了转换数据的高2位，经过电阻网络的高2位判别就不必进行了，因此转换速度较快。并且ADAT中的转换数据也只出现低12位。这时称为12位精度转换。它的转换时间为96个ADCLK周期。而如果启动转换时在ACTL中设定为自动搜索输入信号电压范围，ADAT中将出现全部14位转换数据，这时称为（12+2）位精度转换，转换时间要增加到132个ADCLK周期。恒流源工作方式当输入信号的获得是经过电阻型传感元件实现时，例如采用应变片、热敏电阻等传感元件的检测系统，A/D输入端中的A0A3，可以编程为恒流源输出端对传感元件供电，使输入电路简化。要实现这一方式，除了要对ACTL定义外，还要在引脚SVCC和REXT之间连接一个外接电阻，以