第8章MSP430单片机片内控制模块

1、合肥工业大学DSP及MSP430实验室 MSP430单片机原理与应用单片机原理与应用 http:/ MSP430单片机片内控制模块片内控制模块是指MSP430单片机具有内部控制功能且不与外部器件直接相连的内部集成模块。本章重点讲述Flash控制器、RAM控制器、DMA控制器及硬件乘法控制器的结构、原理及功能，并针对各个控制器给出简单的程序例程。Flash控制器控制器8.1RAM控制器控制器8.2DMA控制器控制器8.3硬件乘法控制器硬件乘法控制器8.48.1 Flash控制器8.1.1 Flash存储器的分段结构MSP430单片机的存储器采用冯诺依曼结构，RAM和Flash在同一寻址空间内统一

2、编址，没有代码空间和数据空间之分。实际上，MSP430F5xx/6xx系列单片机的地址总线为20位，总寻址空间可达到1MB。但是，不同型号的MSP430单片机所具有的Flash空间大小不同，具体请参考相关芯片的数据手册。MSP430F5529单片机具有128kB Flash程序存储空间，其存储器的分段结构示意图如图8.1.1所示。图8.1.1 Flash存储器分段结构示意图 8.1.2 Flash控制器介绍MSP430单片机的Flash控制器主要用来实现对Flash存储器的烧写程序、写入数据和擦除功能，可对Flash存储器进行字节/字/长字（32位）的寻址和编程。Flash存储器和控制器的结构

3、框图如图8.1.2所示。Flash控制器模块包括4个部分：控制寄存器和地址/数据锁存器、时序发生器、编程电压发生器及Flash存储器。控制寄存器主要用来控制Flash存储器的擦除和写入，地址/数据锁存器用来实现擦除与编程时执行锁存操作，时序发生器用来产生擦除与编程所需所有时序控制信号，编程电压产生器用来产生Flash写入和擦除操作所需的较高电压。图8.1.2 Flash存储器和控制器结构框图Flash控制器具有以下特性： 内置编程电压发生器； 可字节、字、长字编程； 超低功耗操作； 段擦除、扇区擦除和块擦除； 边沿0和边沿1读模式； 当程序在其他扇区中执行时，其余的扇区可以单独擦除。8.1 F

4、lash控制器8.1.3 Flash存储器操作Flash存储器默认情况下为读模式。在读模式下，Flash存储器不能进行擦除或写操作，Flash时序发生器和电压发生器也将被关闭。Flash存储器有不止一个扇区可用，在擦除的同时可以对其他扇区进行读取操作。当正在对Flash存储器的段、扇区或块进行编程或擦除操作时，禁止对该部分Flash存储器进行读或写操作。Flash存储器可通过BLKWRT、WRT、MERAS和ERASE控制位选择以下任何一种写入/擦除模式：字节/字/长字写入、块写入、段擦除、扇区擦除（仅在主存储器部分）、块擦除、当擦除扇区时读（除了从当前扇区读）。1. Flash存储器擦除操作

5、擦除后Flash存储器内的每一位值均为1，要往Flash中写入数据，只需将相应的位改为0即可。但是，要将其重新编程从0到1，则需要擦除操作。Flash存储器的最小擦除单元是段，通过ERASE和MERAS控制位可选择3种擦除模式，具体配置如表8.1.1所示。MERASERASE擦 除 模 式01段擦除10扇区擦除11块擦除（所有主存储器的4个扇区都被擦除，信息存储器AD及BSL引导装载程序段AD不被擦除）表8.1.1 擦除模式设置列表8.1 Flash控制器（1）擦除周期对需要擦除的段地址范围内执行一次空写操作（写入0）将启动一次擦除，擦除周期时序如图8.1.3所示。擦除开始时，Flash控制器

6、需要产生适当的时序信号和正确的编程电压，然后由时序发生器控制整个擦除过程，擦除完毕，编程电压撤销。注意：在空写后（擦除开始后），BUSY标志位立即置位，并且在整个擦除周期内保持置位，当擦除完成后BUSY、MERAS和ERASE标志位自动清除。图8.1.3 擦除周期时序图8.1 Flash控制器（2）擦除各存储器方式主存储器包含一个或多个扇区，每个扇区可以采用扇区擦除模式进行单独擦除，也可以通过块擦除模式擦除主存储器下的所有扇区。信息存储段AD及BSL引导装载程序段AD只可采用段擦除模式擦除，若采用扇区擦除或块擦除模式，将不能擦除这些存储器。（3）擦除操作编程步骤MSP430单片机的Flash存

7、储器的擦除操作可以从Flash中启动，也可以从RAM中启动（即擦除操作指令执行所在空间）。当从Flash中启动擦除操作时，被执行的代码不能存放在需要擦除的扇区中，在擦除期间，CPU会停止运行且状态保持不变，擦除完毕后，CPU才会恢复活动状态，继续执行程序代码。但是，从RAM中启动擦除工作时，CPU不会停止运行，能继续执行存储在RAM中的程序代码，BUSY忙标志位用于判断擦除周期是否结束。在CPU访问任何Flash地址时，必须保证擦除周期完成，即BUSY=0，否则对Flash的访问操作将是非法的，ACCVIFG（非法访问中断标志位）置位，且擦除结果是不确定的。MSP430单片机的程序存储空间可通

8、过CCS工程文件下的CMD文件进行更改，默认情况下存放在Flash中，一般情况下在执行程序时直接从Flash中取指令。有时为了加快程序执行速度或进行目标段Flash擦写时，也可将程序从Flash中搬到RAM中执行。但是，在RAM中执行的指令掉电后会消失。 8.1 Flash控制器【例8.1.1】 编写擦除单段数据的函数。/* * 名 称：FlashErase() * 功 能：擦除单段数据 * 入口参数：擦除段的首地址 * 出口参数：无 */void FlashErase(unsigned int adr) unsigned char *p0=(unsigned char *)adr; / 定义

9、字节型指针指向目标段 while(FCTL3 & BUSY); / 如果处于忙，则等待 FCTL3 = FWKEY; / 清除Flash锁定位 FCTL1 = FWKEY + ERASE; / 使能单段擦除操作 _DINT(); / Flash操作期间不允许中断，否则将导致不可预计的错误 *p0 = 0; / 向段内地址写0，即空写入，启动擦除操作 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除完成 _EINT(); / 启动全局中断 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出擦除模式 FCTL3 = FWKEY + LOCK; / 恢复Flash的锁定位，保护数据8.1 Fla

10、sh控制器2. Flash存储器写操作BLKWRTWRT写 模 式01字节/字写入10长字写入11长字块写入Flash存储器的写模式可通过WRT和BLKWRT控制位进行选择，具体配置如表8.1.2所示。表8.1.2 写模式配置列表（1）字节/字和长字写入模式字节/字和长字写入模式的写入周期时序图如图8.1.4所示。在写入过程中，BUSY忙标志位一直置位。这两种写入模式均可以从Flash中启动，也可以从RAM中启动，与擦除操作相同，从Flash中启动时，CPU停止；从RAM中启动时，CPU可继续运行。 图8.1.4 字节/字和长字写入周期时序图8.1 Flash控制器【例8.1.2】 编写向目的

11、地址写入1字节的函数。/* * 名 称：FlashWB() * 功 能：向目的地址写入1字节 * 入口参数：Adr:写入地址 DataB：写入的字节 * 出口参数：无*/void FlashWB(unsigned int Adr,unsigned char DataB) FCTL3 = FWKEY; FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 设置擦除控制位 _DINT(); / Flash操作期间不允许中断，否则将导致不可预计的错误 *(unsigned char *)Adr) = 0; / 向段内地址写0，即空写入，启动擦除操作 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除完成

12、 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 设置字节/字写控制位 *(unsigned char *)Adr)=DataB; / 向目的地址写入数据 while(FCTL3 & BUSY); / 等待写入完成 _EINT(); / 启动全局中断 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出写模式 FCTL3 = FWKEY + LOCK; / 恢复Flash的锁定位，保护数据8.1 Flash控制器【例8.1.3】 编写程序向Flash信息存储器D段写入一个长字。#include void main(void) unsigned long * Flash_ptrD; / 定义指向信息存储器

13、D段的指针 unsigned long value; WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗 Flash_ptrD = (unsigned long *) 0 x1800; / 初始化指针 value = 0 x12345678; / 初始化需写入的长字 FCTL3 = FWKEY; / 清除Flash锁定位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 设置擦除控制位 _DINT(); / Flash操作期间不允许中断，否则将导致不可预计的错误 *Flash_ptrD = 0; / 向段内地址写0，即空写入，启动擦除操作 while(FCTL3 & BUSY); /

14、等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+BLKWRT; / 使能长字写入操作 *Flash_ptrD = value; / 将长字写入目的Flash段 while(FCTL3 & BUSY); / 等待写入操作完成 _EINT(); / 启动全局中断 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出写模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢复Flash的锁定位，保护数据 while(1); / 主循环，可在此处设置断点查看内存空间8.1 Flash控制器（2）长字块写入模式当有许多连续的字节或字需要编程写入时，长字块写入模式能够提高Flash的写入速度。长字块写入模式周期时序

15、图如图8.1.5所示。长字块写入模式不能从Flash存储器中启动，只能从RAM中启动。在整个块写入的过程中，BUSY忙标志位置位。以一个长字（4字节）为单位地写入，每个长字之间必须检查WAIT标志位，当WAIT标志位置位时，表示已完成前一个长字的写入，可以写入后一个长字。在当前块数据写完之后，BLKWRT控制位必须清零，且在一个块的写入之前必须置位。当BUSY标志位清零后，表示当前块已完成写入操作，可以对下一块执行写入操作。图8.1.5 长字块写入周期时序图8.1 Flash控制器3. Flash控制器中断Flash控制器有两个中断源：KEYV和ACCVIFG。当产生非法访问时，ACCVIFG

16、标志位置位。当Flash写入或擦除操作之后，使能ACCVIE控制位时，ACCVIFG标志位将产生中断请求，ACCVIE控制位位于特殊功能寄存器SFRIE1内，且ACCVIFG标志位来源于不可屏蔽中断（NMI）向量，所以当ACCVIFG请求中断时，GIE控制位无须置位。当利用错误的密码配置Flash控制器寄存器时，将置位KEYV密钥错误标志位，此时将立即产生PUC复位信号，系统将会被复位。8.1 Flash控制器4. Flash存储器编程方法对MSP430 Flash型单片机有3种烧写程序的方法：通过JTAG接口编程、通过BSL引导加载程序编程和通过用户自定义方式编程，所有方式都支持在线编程。M

17、SP430单片机CPU对Flash存储器的在线和外部用户自定义写入方式如图8.1.6所示。用户可以选择通过UART、SPI等方式进行编程。用户可以自行开发软件用于接收数据或对Flash存储器进行编程。由于这种编程方式是由用户定义开发的，所以它完全能够用户化，从而符合用户编程、擦除或者更新Flash存储器的实际应用需求。图8.1.6 用户自定义编程方式示意图8.1 Flash控制器8.1.4 Flash控制器寄存器Flash控制器寄存器列表如表8.1.3所示。FCTLx控制寄存器是一个16位具有密码保护的读/写寄存器。在读或写访问时，必须使用字指令。在写操作时，高字节必须写入密码0A5h。若对F

18、CTLx控制寄存器高位写入0A5h以外的其他值，将引起密钥错误，KEYV标志将置位并产生一个PUC复位信号。读取FCTLx控制寄存器的高字节的结果为096h。寄存器缩写读/写类型偏移地址初始状态Flash控制寄存器1FCTL1读/写0000h9600hFlash控制寄存器3FCTL3读/写0004h9658hFlash控制寄存器4FCTL4读/写0006h9600h表8.1.3 Flash控制器寄存器列表(基址：0140h)8.1 Flash控制器8.1.5 Flash控制器应用举例【例8.1.4】 信息段C、D的擦除和写入操作举例：将信息段C的内容复制到信息段D内。#include char

19、 value; / 声明一个8位变量void write_SegC(char value);void copy_C2D(void);void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗 value = 0; / 给变量一个初始值 while(1) write_SegC(value+); / 写信息段C copy_C2D(); / 将信息段C的内容复制到信息段D内 8.1 Flash控制器/写信息段C函数void write_SegC(char value)unsigned int i;char * Flash_ptr; / Flash指针Flash_p

20、tr = (char *) 0 x1880; / 初始化Flash指针 FCTL3 = FWKEY; / 清除锁定控制位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 段擦除 _DINT(); / Flash操作期间不允许中断，否则将导致不可预计的错误 *Flash_ptr = 0; / 空写，启动擦除 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 采用字节/字写入模式 for (i = 0; i 128; i+) / 循环写信息段C的128字节 *Flash_ptr+ = value; / 向信息段C写数据 while(FCTL3

21、& BUSY); / 等待写操作完成 _EINT(); / 启动全局中断 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出写模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢复Flash锁定位，保护数据8.1 Flash控制器/将信息段C的内容复制到信息段D内void copy_C2D(void) unsigned int i; char *Flash_ptrC; char *Flash_ptrD; Flash_ptrC = (char *) 0 x1880; / 初始化信息段C指针 Flash_ptrD = (char *) 0 x1800; / 初始化信息段D指针 FCTL3 = FWK

22、EY; / 清除锁定控制位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 段擦除 _DINT(); / Flash操作期间不允许中断，否则将导致不可预计的错误 *Flash_ptrD = 0; / 空写，启动擦除 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 采用字节/字写入模式 for (i = 0; i 128; i+) *Flash_ptrD+ = *Flash_ptrC+; / 将信息段C的内容复制到信息段D内 while(FCTL3 & BUSY); / 等待写除操作完成 _EINT(); / 启动全局中断 FCTL1 =

23、FWKEY; / Flash退出写模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢复Flash锁定位，保护数据8.1 Flash控制器8.2 RAM控制器8.2.1 RAM控制器介绍RAM存储器一般可分为4段，每段最小2kB。MSP430F5529单片机的RAM共8kB，另外还有一段2kB的UAB RAM空间。每个段可通过RAM控制寄存器RCCTL0中的RCRSxOFF控制位进行控制。RCCTL0寄存器由密码保护，只有在字写入模式下写入正确的密码后，才可以修改RCCTL0寄存器的内容。8.2.2 RAM控制器操作1. 活动模式在活动模式下，RAM存储器可以随时进行读/写。如果某段的RAM地

24、址需要保存一些数据，那么不能关闭该RAM段。2. 低功耗模式在低功耗模式下，CPU处于关闭状态。一旦CPU被关闭，RAM立即进入待机模式以减少漏电流。3. RAM关闭模式RAM存储器内的每一段都可以通过置位各自的RCRSxOFF控制位独立关闭。读取关闭的RAM段，返回的数据是0。即使该段被重新上电，之前存储在关闭的RAM段内的所有数据都会丢失，无法读取。4. 堆栈指针RAM段程序堆栈位于RAM空间，如果需要执行中断服务程序，不能关闭保存堆栈的RAM段，否则将进入低功耗模式。5. USB缓冲区在具有USB模块的MSP430单片机中，USB缓冲区在RAM内。第7段RAM是专门为USB缓冲使用的。如

25、果不需要USB操作或在正常操作中没有使用时，可以通过置位RCRS7OFF控制位关闭这个RAM段。8.2.3 RAM控制器寄存器RAM控制器仅具有一个控制寄存器RCCTL0，为16位寄存器，初始状态为8900h，具体介绍如下：15141312111098RCKEY 读出是为96h，写入时必须为5Ah76543210RCRS7OFFRCRS6OFFRCRS5OFFRCRS4OFFRCR37OFFRCRS2OFFRCRS1OFFRCRS0OFF RCKEY：第815位，RAM控制器密钥。读取的结果为96h，写入必须为5Ah，否则此次操作将被忽略。 RCRSxOFF：第07位，RAM段开关控制位。置位

26、相应控制位将关闭相应RAM段，关闭后，该RAM段内保存的数据将丢失。8.2 RAM控制器8.3 DMA控制器8.3.1 DMA控制器介绍DMA控制器的特性包括： 最高可达8个独立的传输通道，不同系列的MSP430单片机所具有的DMA传输通道不同，本节介绍具有3通道的DAM控制器结构； DMA通道优先级可配置； 每次传输仅需要两个MCLK时钟周期； 具有字节、字、字节和字混合传输能力； 块方式传输可达65536个字或字节； 可选择配置触发源； 触发方式可选边沿触发或电平触发； 4种传输寻址方式固定地址到固定地址、固定地址到块地址、块地址到固定地址及块地址到块地址； 具有单个、块或者突发块传输模式

27、。DMA控制器的结构框图如图8.3.1所示。图8.3.1 DMA控制器结构框图8.3 DMA控制器8.3.2 DMA控制器操作1. DMA控制器的寻址方式DMA控制器有4种寻址模式，分别为固定地址到固定地址、固定地址到块地址、块地址到固定地址和块地址到块地址，如图8.3.2所示。对于每个DMA通道来说，其寻址模式都可独立配置，例如，通道0可以配置成在两个固定地址间传输，而通道1则可配置成在两个块地址间传输。寻址模式的配置可通过DMASRCINCR和DMADSTINCR控制位实现，DMASRCINCR控制位可选择每次数据传输完成后源地址增大、减小或不变，DMADSTINCR控制位可选择每次数据传

28、输完成后目标地址增大、减少还是不变。图8.3.2 DMA寻址方式8.3 DMA控制器2. DMA传输模式DMA控制器可通过DMADT控制位选择6种传输模式，具体配置如表8.3.1所示，每个通道都可独立配置其传输模式。DMA传输模式和寻址方式是分别定义的，任何寻址方式都可用于任何传输模式。通过DMAxCTL控制寄存器的DSTBYTE和SRCBYTE控制位可以选择源地址和目标地址之间传输的数据类型：字、字节或字节和字组合。DMADT传 输 模 式描 述000单次传输每次传输都需要单独触发。DMAxSZ规定的传输完毕后，DMAEN位自动清零001块传输一次触发可以传输整个数据块，块传输结束后，DMA

29、EN位自动清零010，111突发块传输CPU和块传输交叉运行。突发块传输结束后，DMAEN位自动清零100重复单次传输每次传输需要一次触发，传输结束后，DMAEN 仍保持使能101重复块传输一次触发传输整个块数据，传输结束后，DMAEN位仍保持使能110,111重复突发块传输CPU和块传输交叉运行，传输结束后，DMAEN位仍保持使能表8.3.1 DMA传输模式列表8.3 DMA控制器（1）单次传输在单次传输中，每次传输都需要一次单独触发，单次传输状态示意图如图8.3.3所示。图8.3.3 单次传输状态示意图8.3 DMA控制器（2）块传输模式在块传输模式中，每次触发可以传输一个数据块。当一个块

30、传输完成后，DMAEN位被复位。如果需要再次传输，必须将DMAEN置位。在传输某个块数据期间，其他的块传输请求将被忽略。块传输状态示意图如图8.3.4所示。图8.3.4 块传输状态示意图8.3 DMA控制器（3）突发块传输模式在突发块传输模式中，数据传输与CPU活动交叉进行。在该模式下，当块传输4字节或字后，CPU将可以运行2个MCLK时钟周期，而不是等待整个块传输完毕后才恢复工作。在突发块传输模式下，CPU的利用率为20%。在突发块传输结束之后，DMAEN将被清除，CPU的利用率可达100%。当一个突发块传输被触发后，将忽略块数据传输过程中产生的其他触发信号。突发块传输模式状态示意图如图8.

31、3.5所示。图8.3.5 突发块传输模式状态示意图8.3 DMA控制器 3. DMA传输初始化 每个DMA通道都可通过DMAxTSEL控制位独立配置触发源。只有当DMACTLx寄存器中的DMAEN控制位为0时，才可以修改DMAxTSEL位，否则可能会产生不可预料的DMA触发事件。4. DMA传输事件触发方式MSP430单片机的DMA控制器支持两种信号触发方式。（1）边沿触发方式当DMALEVEL控制位复位时，触发信号的上升沿可以触发DMA操作。（2）电平触发方式当DMALEVEL控制位置位时，为高电平触发方式。当控制位DMALEVEL和DMAEN被置位，并且触发信号源也为高电平时，才能触发DM

32、A操作。在电平触发方式下，为了完成块或突发块传输，在传输过程中触发信号必须始终保持高电平。如果触发信号变低，DMA控制器将停止传输并保持当前状态；当触发信号重新变高或者软件修改了DMA寄存器，DMA控制器将从触发信号变低时的状态继续传输。当DMALEVEL=1时，建议操作模式选择控制位DMADTx=0，1，2，3，因为在触发DMA操作后，DMAEN位能够自动复位。需要注意的是，只有应用外部触发源DMAE0时，才需要采用电平触发方式，其余触发事件应采用边沿触发方式。8.3 DMA控制器5. 停止DMA传输有两种方法可以停止正在进行的DMA传输：置位ENNMI控制位，通过不可屏蔽中断事件可以停止D

33、MA传输；通过清除DMAEN位来停止突发块传输模式。6. DMA通道优先级默认的DMA通道优先级为DMA0DMA1DMA2，如果有多个DMA传输请求同时发生，有最高优先级的通道最先完成传输操作，然后是第二优先级的通道，再然后是第三优先级的通道。在传输的过程中，如果触发了更高优先级的通道，当前正在传输的通道也不会停止，等到当前传输操作结束后，具有较高优先级的通道才开始传输。DMA通道优先级可以通过ROUNDROBIN控制位来配置。当ROUNDROBIN=1时，DMA控制器工作在循环优先级模式下，正在进行传输的通道执行完毕之后，优先级降为最低，其他通道的优先级顺序保持不变，如表8.3.3所示。DM

34、A优先级正在进行传输的通道传输完成之后的优先级DMA0DMA1DMA2DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0表8.3.3 DMA优先级8.3 DMA控制器7. DMA传输周期在各种DMA传输模式下，DMA开始传输之前都需要1个或2个MCLK时钟来实现同步，同步之后每个字节或字的传输仅需要2个MCLK时钟周期，每次传输结束都要有1个周期的等待时间。因为DMA使用的是MCLK，所以DMA的周期决定于MSP430单片机的工作模式和系统时钟设置。如果MCLK时钟源处于活动状态，而CPU关闭，则DM

35、A传输直接使用MCLK时钟源而无须重新激活CPU。如果MCLK时钟源也被关闭，那么DMA会临时用DCOCLK启动MCLK时钟源，传输结束后CPU仍处于关闭阶段，MCLK时钟源也将被关闭。在各种模式下，DMA传输最大周期如表8.3.4所示，其中额外的5ms是启动DCOCLK所用的时间。CPU工作模式时 钟 源DMA传输最大周期活动状态MCLK=DCOCLK4MCLK周期活动状态MCLK=LFXT1CLK低功耗模式LPM0/1MCLK=DCOCLK5MCLK周期低功耗模式LPM3/45MCLK+5ms低功耗模式LPM0/1MCLK=LFXT1CLK5MCLK低功耗模式LPM3低功耗模式LPM45M

36、CLK+5ms表8.3.4 DMA传输最大周期表8.3 DMA控制器8. DMA与中断（1）DMA与系统中断系统中断不能打断DMA传输，系统中断直到DMA传输结束后才能被响应。如果ENNMI置位，NMI中断可以打断DMA传输。DMA事件可以打断中断处理程序。如果中断处理程序或其他程序不希望被中途打断，应该将DMA控制器关闭，这样才能得到优先响应。（2）DMA控制器中断每个DMA通道都有自己的中断标志位DMAIFG。在任何传输模式下，只要DMAxSZ寄存器减计数到零，则相应通道的中断标志位就被置位。如果与之对应的DMAIE和GIE置位，则可以产生中断请求。9. ADC12模块使用DMA控制器内部

37、集成了DMA控制器的MSP430单片机能够自动地将ADC12MEMx寄存器的数据传输到其他地方。DMA传输不需要CPU参与，独立于任何低功耗模式。DMA控制器增加了ADC12模块的吞吐量，在数据传输过程中CPU也能继续保持低功耗模式。DMA传输能够被任何ADC12IFGx标志位触发。当CONSEQx=0,2时，ADC12MEMx对应的ADC12IFGx标志位能够触发DMA传输。当CONSEQx=1,3时，序列中最后一个ADC12MEMx对应的ADC12IFGx标志位触发DMA传输。当DMA控制器访问相应的ADC12MEMx时，ADC12IFGx标志位会自动清除。8.3 DMA控制器8.3.3

38、DMA控制器寄存器3通道DMA控制器共有16个寄存器，包括3个DMA控制寄存器、每个通道有4个控制寄存器和1个中断向量寄存器。8.3.4 DMA控制器应用举例【例8.3.1】 利用DMA0通道采用重复块传输模式将大小为16字的数据块从1C00h1C1Fh单元传输到1C20h1C3Fh。程序中每次传输时P1.0都为高电平，之后通过置位DMAREQ控制位启动DMA块传输，传输完毕后将P1.0设置为低电平，程序代码如下：#include void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗 P1DIR |= 0 x01; / 将P1.0设为输出 _ _dat

39、a16_write_addr(unsigned short) &DMA0SA,(unsigned long) 0 x1C00); / 设置源地址8.3 DMA控制器 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0DA,(unsigned long) 0 x1C20); / 设置目标地址 DMA0SZ = 16; / 设置传输块大小 DMA0CTL = DMADT_5+DMASRCINCR_3+DMADSTINCR_3; / 重复块传输、源地址和目标地址自动增计数模式 DMA0CTL |= DMAEN; / 使能DMA通道0 while(1) P1OUT |

40、= 0 x01; / 置位P1.0 DMA0CTL |= DMAREQ; / 启动块传输 P1OUT &= 0 x01; / 拉低P10 【例8.3.2】 利用DMA0通道采用重复单次传输模式将ADC12的A0通道采样的数据保存到全局变量中。ADC12采样触发信号由TB0定时器定时产生，ADC12IFG0标志位触发DMA传输，程序代码如下：#include unsigned int DMA_DST; / 定义全局变量用于存储A0采样结果void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗 P1DIR |= BIT0; / P1.0设为输出 P1OUT

41、&= BIT0; / P1.0输出低电平 P5SEL |= BIT7; / P5.7设为定时器TB输出功能 P5DIR |= BIT7; / P5.7设为输出8.3 DMA控制器 P6SEL |= BIT0; / 使能A0输入通道 TBCCR0 = 0 xFFFE; TBCCR1 = 0 x8000; TBCCTL1 = OUTMOD_3; / CCR1工作在置位/复位模式 TBCTL = TBSSEL_2+MC_1+TBCLR; / 参考时钟为SMCLK，TB工作在增/减计数模式下 ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15+ADC12MSC+ADC12ON;/ 打开ADC，设置采样时

42、间 ADC12CTL1 = ADC12SHS_3+ADC12CONSEQ_2; / TBOUT作为采样触发信号，单通道多次采样 ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0+ADC12INCH_0; / V+=AVcc V-=AVss, ADC12CTL0 |= ADC12ENC; DMACTL0 = DMA0TSEL_24; / DMA触发事件选择ADC12IFGx DMACTL4 = DMARMWDIS; DMA0CTL &= DMAIFG; DMA0CTL = DMADT_4+DMAEN+DMADSTINCR_3+DMAIE; / DMA工作在重复单次传输模式，使能DMA传输，目标地

43、址自动增，使能DMA中断 DMA0SZ = 1; / 传输大小为1个字 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0SA,(unsigned long) &ADC12MEM0); / 设置源地址8.3 DMA控制器 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0DA,(unsigned long) &DMA_DST); / 设置目标地址 _ _bis_SR_register(LPM0_bits + GIE); / 进LPM0并使能全局中断#pragma vector=DMA_VECTOR / DMA中断服务程序_ _

44、interrupt void DMA_ISR(void) switch(_ _even_in_range(DMAIV,16) case 0: break; case 2: / DMA0IFG = DMA Channel 0 P1OUT = BIT0; / 可在此处设置断点，查看ADC采样的数据和DMA_DST变量的值 break; case 4: break; / DMA1IFG = DMA Channel 1 default: break; 8.3 DMA控制器8.4 硬件乘法控制器8.4.1 硬件乘法控制器概述1. 硬件乘法控制器支持的运算 无符号数乘法； 有符号数乘法； 无符号数乘加；

45、有符号数乘加； 8位、16位、24位和32位操作数； 饱和模式； 小数模式； 与16位硬件乘法控制器兼容的8位和16位操作； 不需要符号扩展指令的8位和24位乘法操作。2. 32位硬件乘法控制器的结构框图32位硬件乘法控制器的结构框图如图8.4.1所示。硬件乘法控制器的结构可分为4个部分：操作数输入模块（图中）、乘加运算模块（图中）、运算结果输出模块（图中）及控制寄存器模块（图中）。图8.4.1 硬件乘法控制器的结构框图8.4 硬件乘法控制器8.4.2 硬件乘法控制器操作硬件乘法控制器支持8位、16位、24位、32位的无符号数乘法、无符号数乘加、有符号数乘法、有符号数乘加操作。操作数的大小由写

46、入操作数地址的数据确定，操作类型则由第一个写入的操作数类型决定。1. 操作数寄存器硬件乘法控制器有两个32位操作数寄存器，如图8.4.1中所示，分别为操作数OP1和OP2。操作数OP1定义了12个寄存器，详细介绍如表8.4.1所示，通过操作数寄存器可将数据载入乘法器中并选择乘法器的工作模式。当对给定地址写入第一个低字操作数（前16位数据）时，就选择了乘法运算的类型，但是，并不开始任何操作。当向后缀为32H的高字寄存器写入第二个字时，乘法器就认为OP1是32位，否则就认为是16位。在写入OP2之前写入的最后一个地址定义了第一个操作数的长度。OP2寄存器代表第二个寄存器，当第二个寄存器写入完毕，乘

47、法运算就开始。一般在取出结果之前需插入12条指令，以确保运算的完成。8.4 硬件乘法控制器2. 结果寄存器乘法操作的结果存储在64位结果寄存器中，如图8.4.1中所示，分别为RES0、RES1、RES2和RES3。为了兼容1616的硬件乘法控制器，可以通过RESLO、RESHI和SUMEXT这3个寄存器访问8位或16位操作的32位结果。RESLO寄存器保存计算结果的低16位，RESHI寄存器保存高16位，在使用和访问计算结果方面，RES0、RES1分别与RESLO和RESHI相同。结果扩展寄存器SUMEXT的内容取决于乘法器的操作模式，具体描述如表8.4.2所示。MPYC标志位反映了乘法器的进

48、位，如果没有选择小数模式或饱和模式，则该位可以作为乘法运算结果的第33位或第65位，详细说明见表8.4.2。乘法器模式SUMEXT内容及含义MPYC内容及含义MPYSUMEXT总是为0000hMPYC总是为0MPYS0000h：运算结果为正或零0：运算结果为正或零0FFFFh：运算结果为负1：运算结果为负MAC0000h：运算结果没有进位0：运算结果没有进位0001h：运算结果有进位1：运算结果有进位MACS0000h：运算结果为正或零0：运算结果没有进位0FFFFh：运算结果为负1：运算结果有进位表8.4.2 SUMEXT及MPYC内容及含义列表8.4 硬件乘法控制器3. 小数模式硬件乘法控

49、制器支持“小数”相乘运算。首先介绍硬件乘法控制器所支持的“小数”表示方法：Q格式。图8.4.2表示的为Q15格式，其表示的为有符号16位数据格式，最高有效位是符号位，小数点后第一位为1/2，之后每一位比前一位的值减小一半。最小的负数为08000h，最大的正数是07FFFh。因此，16位有符号的Q15格式可以表示从-1.00.999969482的数。可以通过如图8.4.3所示的右移小数点法来增大小数表示的范围。16位有符号的Q14格式可以表示-2.01.999938965的数。当MPY32CTL0控制寄存器中的MPYFRAC控制位为1时，硬件乘法控制器小数模式使能。两个16位Q15格式数据相乘，

50、结果以16位Q15格式存储在RES1结果寄存器中，这个结果并不是最终的小数相乘运算结果，最终的运算结果需要将RES1寄存器左移一位；两个32位Q31格式的数据相乘，其结果可以通过读取RES2和RES3结果寄存器获得。图8.4.2 Q15格式表示图图8.4.3 Q14格式标示图8.4 硬件乘法控制器4. 饱和模式在一般有符号数运算模式下，硬件乘法控制器不会自动检测上溢和下溢的发生。当两个负数的和产生正数范围内的结果时，发生下溢；当两个正数的和产生负数范围内的结果时，产生上溢。但是，在饱和模式下，硬件乘法控制器可以防止有符号数操作结果的上溢或下溢。若控制寄存器MPY32CTL0中的MPYSAT控制

51、位被置位，将使能饱和模式。如果发生上溢，运算结果将被设置成正的最大有效值；如果发生下溢，运算结果将被设置成负的最大有效值。15141312111098保留MPYDLY32MPYDLYWRTEN76543210MPYOP2_32MPYOP1_32MPYMxMPYSATMPYFRAC保留MPYC5. 硬件乘法控制器控制寄存器硬件乘法控制器具有一个控制寄存器MPY32CTL0，其在硬件乘法控制器结构框图中的位置如图8.4.1中所示。下面将详细介绍硬件乘法控制器控制寄存器各控制位的含义。8.4 硬件乘法控制器 MPYDLY32：第9位，写操作延迟控制位。 0：写操作延迟直到64位运算结果(RES0RE

52、S3)可用； 1：写操作延迟直到32位运算结果(RES0RES1)可用。 MPYDLYWRTEN：第8位，延迟写操作控制位。若给控制位置位，所有对MPY32寄存器的写操作都要延迟到64位(MPYDLY32=0)或32位(MPYDLY32=1)运算结果完成之后。 0：写操作不延迟； 1：写操作延迟。 MPYOP2_32：第7位，硬件乘法控制器操作数2的宽度控制位。 0：16位； 1：32位。 MPYOP1_32：第6位，硬件乘法控制器操作数1的宽度控制位。 0：16位； 1：32位。 MPYMx：第45位，乘法器模式选择控制位。 00：MPY无符号数乘法； 01：MPYS有符号数乘法； 10：M

53、AC无符号数乘加； 11：MACS有符号数乘加。 MPYSAT：第3位，饱和模式使能控制位。 0：饱和模式禁止； 1：饱和模式使能。 MPYFRAC：第2位，小数模式使能控制位。 0：小数模式禁止； 1：小数模式使能。MPYC：第0位，硬件乘法控制器进位标志位。如果未选择饱和模式或小数模式，该标志位可作为乘法运算结果的第33位或第65位，因为当切换到饱和模式或小数模式时该标志位不变化。该标志位置位表示运算结果有进位，否则清零表示运算结果没有进位。8.4 硬件乘法控制器8.4.3 硬件乘法控制器程序举例【例8.4.1】 编程实现1616无符号乘法运算。#include void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗 MPY = 0 x1234; / 载入第一个无符号操作数 OP2