MSP430单片机应用技术第一讲

1、MSP430单片机应用技术山东理工大学电气学院电子信息系万隆第一讲第一讲 MSP430系列单片机概述系列单片机概述微处理器的发展 一是朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方向发展。系统机以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输入/输出设备齐全为主要特点，采用高级语言编程，适用于数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等场合。 微处理器的发展 另一方面，在有些应用领域中，如智能化仪器仪表、电讯设备、自动控制设备、汽车乃至家用电器等，要求的运算、控制功能相对并不很复杂，但对体积、成本、功耗等的要求却比较苛刻。为适应这方面的需求，产生了一种将中央处理器、存储器、I/O接口电路以及连接它们的总线

2、都集成在一块芯片上的计算机，即所谓的单片微型计算机，简称单片机（Single Chip Microcomputer）。单片机在设计上主要突出了控制功能，调整了接口配置，在单一芯片上制成了结构完整的计算机，因此，单片机也称为微控制器（MCU） 单片机的特点 小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便的组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。 面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳性能价格比。 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能可靠的工作，这是其他机型无法比拟的。 可以很方便的实现多机和分布式控制。使整个系统的效率和可靠性大为提高。 单片机的应用 MS

3、P430系列单片机MSP430系列系列单片机单片机是美国是美国德州仪器德州仪器（TI）公）公司司1996年开始推向市场的一种年开始推向市场的一种16位超低功耗的混位超低功耗的混合信号处理器。合信号处理器。MSP即即Mixed Signal Processor，混合信号处理器，把模拟电路、数字电路和微处混合信号处理器，把模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，为用户提供更好的应用理器集成在一个芯片上，为用户提供更好的应用设计。设计。MSP430系列单片机特点：特点： 超低功耗超低功耗 强大的处理能力强大的处理能力 高性能模拟技术及丰富的片上外设高性能模拟技术及丰富的片上外设 系统工作稳定系

4、统工作稳定 方便高效的开发环境方便高效的开发环境 （1）超低功耗）超低功耗 MSP430单片机为典型的超低功耗单片机，在电源管理、时钟系统、工作模式上都有具有独特的设计： 电源设计方面：电源设计方面：MSP430系列单片机采用1.83.6V电源电压。当单片机在 1MHz时钟条件下运行时，芯片的工作电流会为200400uA左右。如单片机处于停止模式，即时钟关断，此时的最低功耗只有0.1uA 。 时钟系统：时钟系统：即由系统时钟系统产生CPU和各功能模块所需的时钟，可灵活切换时钟源，更改CPU运行速度，这些时钟程序可控，从而协调好功耗与性能的关系。 工作模式：工作模式：MSP430单片机根据功耗不

5、同，设置了57种工作模式，不同的模式使用模块不同，其对应功耗不同。在等待方式下，耗电为0.7uA，在掉电方式下，最低可达0.1uA。（2）强大的处理能力）强大的处理能力 精简指令：精简指令： MSP430系列单片机是16位精简指令集（RISC）单片机，具有丰富的寻址方式，简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令，高效的查表处理指令，且大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。 MSP430运算速度快：运算速度快： （1） MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期； （2）集成了硬件乘法器（16位或32位，该结构一般存在于DSP设计中）、DAM等模块，大大增

6、强了数据处理和运算能力，可在控制基础上实现某些数字信号处理算法（如FFT、DTMF等）。 （3）模拟技术及丰富的片内资源。）模拟技术及丰富的片内资源。 MSP430作为“混合信号处理器”的典型代表，由于针对实际应用需求，集成了丰富的的模拟、数字模块，大大简化了设计人员工作。 MSP430系列单片机所集成的片内外设：AD/DA、看门狗、模拟比较器、温度传感、定时器、串行通信模块、硬件乘法器、液晶驱动器、直接寻址模块、USB模块等，向用户提供丰富的IO口资源，配置灵活。 （4）系统工作稳定）系统工作稳定 MSP430系列单片机均符合工业级产品标准，其工作温度为-40+85，运行稳定，可靠性高： 时

7、钟设计：时钟设计：上电复位后，由 DCOCLK 启动 CPU ，保证晶体振荡器的起振和稳定时间，随后软件可设置相关寄存器确定最后的系统时钟频率。若晶体振荡器在用作 CPU 时钟 MCLK 时发生故障， DCO 会自动启动，以保证系统正常工作。若程序跑飞，看门狗将其复位。 电源管理：电源管理：不同系列的单片机具有掉电保护模块（避免单片机在电源电压的不稳定时程序混乱甚至死机）、电压检测模块（监控单片机电源电压和外部电压，当这些电压降低至用户设置的值以下时产生相应信号）。 （5）开发环境良好）开发环境良好 OPT型和型和ROM型：型：在程序定型后直接烧写或掩膜芯片；FLASH型：型： 主流器件。引进

8、Flash 型程序存储器和 JTAG 技 术，不仅可以实现在线编程和仿真，而且使开发 工具变得简单方便。三、三、 MSP430系列单片机主要结构系列单片机主要结构图图1 MSP4301 MSP430系列单片机结构简图系列单片机结构简图 （1）CPU u 精简指令集高度正交化精简指令集高度正交化u 寄存器资源丰富寄存器资源丰富u 寄存器操作为单周期寄存器操作为单周期u 16位地址总线位地址总线u 常数发生器常数发生器u 直接的存储器到存储器访问直接的存储器到存储器访问 （2）存储器）存储器 MSP430采用采用 “冯冯诺依曼诺依曼”结构，存储器采用统一的结构，统结构，存储器采用统一的结构，统一编

9、址，包括：特殊功能寄存器一编址，包括：特殊功能寄存器 (SFRs)、片上外设、片上外设、RAM和和Flash/ROM存储空间，使用同一组地址总线、数据总线，使用相同指存储空间，使用同一组地址总线、数据总线，使用相同指令对存储器进行字节令对存储器进行字节/字访问。字节存储，被存储于奇数或偶数地址；字访问。字节存储，被存储于奇数或偶数地址；字存贮，从偶地址开始存储，低字节存偶地址，高字节存相邻的奇地字存贮，从偶地址开始存储，低字节存偶地址，高字节存相邻的奇地址。址。MSP430系列单片机存储器组织方式与其精简指令相协调，为软系列单片机存储器组织方式与其精简指令相协调，为软件开发调试提供便利。件开发

10、调试提供便利。 地址功能寻址7 00FFFFh0FFE0h中断向量表ROM字/字节0FFDFh程序存储器跳转控制表数据表等ROM字/字节0200h数据存储器RAM字/字节01FFh0100h16 位外围模块Timer，ADC 等字0FFh010h8 位外围模块I/O，LCD，定时器/端口等字节0Fh0h特殊功能寄存器SFR字节（3）片上外设模块）片上外设模块 时钟模块时钟模块 低功耗结构低功耗结构 MSP430MSP430各种端口各种端口 定时器定时器 MSP430MSP430液晶驱动模块液晶驱动模块 硬件乘法器硬件乘法器 FLASHFLASH存储器模块存储器模块 比较器比较器A A DMA

11、DMA控制器控制器 MSP430MSP430系列通用串行通信模块的异步模式系列通用串行通信模块的异步模式 MSP430MSP430系列通用串行通信模块的同步模式系列通用串行通信模块的同步模式 MSP430MSP430系列通用串行通信模块的系列通用串行通信模块的I I2 2C C模式模式 MSP430MSP430模数转换模块模数转换模块 MSP430MSP430数模转换模块数模转换模块 4. MSP430各系列单片机简介各系列单片机简介MSP430X12X系列 MSP430X13X系列 MSP430X14X系列 MSP430F15X/F16(1)X 系列 MSP430F43X系列 MSP430F

12、44X系列 5. MSP430系列单片机选型系列单片机选型 图图2 MSP4302 MSP430系列单片机命名规则系列单片机命名规则 6 MSP430低功耗单片机应用场合低功耗单片机应用场合 工业控制工业控制 智能化的仪器仪表智能化的仪器仪表 日常生活中的电器产品日常生活中的电器产品 计算机网络与通信方面计算机网络与通信方面 大型电器模块化领域大型电器模块化领域 作业：作业：1. 简述超低功耗单片机特点？简述超低功耗单片机特点？2. 简述超低功耗单片机系统的设计原则？简述超低功耗单片机系统的设计原则？3. 超低功耗单片机的应用场合是什么？超低功耗单片机的应用场合是什么？4. 为什么说为什么说MSP430为便携式控制测量应用提供了良好的解决方案？为便携式控制测量应用提供了良好的解