MSP430单片机硬件结构及原理
MSP430单片机及设计实例
基于MSP430单片机的医疗设备控制系统
总结词
高可靠性、实时性、安全性
详细描述
MSP430单片机在医疗设备控制系统中具有高可靠性和实时性，能够满足医疗设备对安全性的高要求 。通过与各类传感器和执行器配合，实现对医疗设备的精确控制，如输液泵、监护仪等。系统可提高 医疗设备的自动化水平，减轻医护人员的工作负担。
通过PWM信号控制电机驱动器，实现电机的调速和方向控制。
速度与位置控制
通过编码器检测电机的实际速度和位置，实现闭环控制。
基于MSP430单片机的无线通信系统设计
无线通信模块选择
选择合适的无线通信模块，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
MCU与无线通信模块接口
通过串口或SPI接口实现数据传输和控制。
数据传输与接收
实现数据的发送和接收，并进行必要的处理和显示。
05
MSP430单片机应用实例
基于MSP430单片机的智能家居控制系统
总结词
低功耗、高效能、易于扩展
详细描述
MSP430单片机以其低功耗和高性能在智能家居控制系统中得到广泛应用。通过与传感器、执行器等外围设备连 接，实现对家居环境的智能监控和控制，如温度、湿度、光照等。系统可扩展性强，可接入各种智能设备，为用 户提供便捷的生活体验。
基于MSP430单片机的工业自动化控制系统
总结词
抗干扰能力强、适应性强、易于维护
详细描述
MSP430单片机在工业自动化控制系统中表现出抗干扰能力强、适应性强和易于维护等 优点。广泛应用于各种工业控制领域，如电机控制、过程控制等。系统可提高生产效率，
降低能耗，为企业带来经济效益。
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MSP430单片机的编程语言
MSP430单片机
» 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。
单片机系统的开发流程
硬件准备
编写源代码
修改程序 软件不满意
仿真调试
修改硬件
硬件不满意
满意？
USB，ADC McBSP，SPI，I2C
音频，语音 医疗，生物统计学
$3.00 to $10.00
软件及开发工具
什么是MSP430？
MSP430系列单片机是美国Texas Instruments (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(Mixed Signal Processor)。
MSP430单片机开发方便
嵌入式仿真器不占用软件资源
MSP430全系列产品
MSP430X1XX 系列 MSP430X2XX 系列 MSP430X4XX 系列 MSP430X5XX 系列 MSP430X6XX 系列
第二部分 MSP430单片机结构与指令系统
主要内容
增强了MSP430要功能部件2
存储器： 存储程序、数据以及外围模块的运行控制信息。有程
序存储器和数据存储器。对程序存储器访问总是以字形式 取得代码，而对数据可以用字或字节方式访问。其中 MSP430各系列单片机的程序存储器有ROM、OTP、 EPROM、FLASH和FRAM型。
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。
MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践
MSP430单片机的中断系统 GIE、CPUOFF、
中断请求
中断响应过程
将当前指令执行完 PUSH PC PUSH SR 如果有多个中断 发生，选择最高 优先级的中断 如果是单源中断 则清除中断标志， 否则中断标志保 持置位状态
OSCOFF、 SCG1、C、N、 V、Z清零， SCG0不变
中断向量地址中 的内容装入PC， 开始执行中断服 务程序 POP SR
概述
单片微型计算机 单片机的概念 单片机的特点 单片机的应用
MSP430系列单片机 MSP430系列单片机的特点 MSP430系列单片机命名规则 MSP430系列单片机选型
单片微型计算机：单片机的概念
微处理器的发展一方面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。 另一方面，在一些应用领域中，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
MSP430 Roadmap
MSP430X11X系列
MSP430X12X系列
MSP430X13X系列
MSP430X14X系列
MSP430F15X/F16(1)X 系列
MSP430F15X/F16(1)X 系列
MSP430X41X系列
MSP430F43X系列
MSP430F44X系列
函数类型 函数名（形式参数表） 形式参数说明 { 局部变量定义 函数体语句 } [ 存储变量类型 ] interrupt [ 中断矢量变量 ] 函数类型 函数名（形式参数表） 形式参数说明 { 局部变量定义 函数体语句 }
MSP430系列单片机简介
MSP430系列单片机简介MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)推向市场的一个16位、具有精简指令集、超低功耗的混合型单片机，自1996年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设备和方便灵活的开发手段，成为许多电子产品设计的首选，1999年进入中国就受到了中国广大设计工程师的青睐。
目前，该系列单片机不仅在电子工程、测控技术与仪器、自动控制、机电一体化等方面得到广泛应用，而且逐渐走进校园，被越来越多的使用在硕士研究生和高年级本科生的科技实践和毕业设计中，在2005年暑期全国大学生电子设计竞赛中就选用了该系列的单片机[5]。
MSP430系列单片机的型号很多，TI公司用3或4位数字表示单片机型号，其中一位数字表示一个系列。
目前有四大系列：带有液晶驱动的MSP430F4xx 系列单片机、不带液晶驱动器的MSP430F1xx系列单片机、16MIPS高速MSP430F2xx系列单片机、一次性写入（OTP）型低价MSP430C系列单片机，每个系列中又含有许多子系列。
单片机型号的第二位数字表示子系列号，一般子系列号越大包含的功能模块越多，最后一或两位数字表示存储器容量，数字越大表示ROM和RAM的容量越大。
此外，MSP430系列单片机还针对许多热门应用设计了一系列专用单片机，如水表专用单片机、医疗仪器专用单片机，电能计量专用单片机，这些单片机都是在相同型号的通用单片机的基础上增加专用模块构成的[5]。
MSP430F449单片机的主要性能有：●低供电电压范围：1.8V-3.6V及欠电压检测器●超低功耗，具有五种省电模式：活动模式：1MHz，2.2V时为280uA；等待模式：1.6uA；关闭模式（RAM保持）：0.1uA●数字控制的振荡器（DCO）可以在6us内将CPU从休眠中唤醒，这也是实现低功耗的重要手段之一●16位精简指令结构，125ns指令时间周期，10个16位的寄存器以及常数发生器，能够最大限度的提高代码的效率●具有内部参考电平，采样保持和自动扫描的12位A/D转换器●带有三个或七个捕捉/比较影子寄存器的16位定时器B●带有三个捕捉/比较寄存器的16位定时器A● 串行通讯接口（USART ），软件选择异步UART 或者同步SPI 接口，对于MSP430F44x 系列的单片机有两个UART （UART0，UART1）● 可编程电平检测的供电电压管理器/监视器● 串行在线编程无需外部编程电压，可编程的安全熔丝代码保护● 集成多达160段的LCD 驱动器如图2.1所示为MSP430F449单片机的引脚图。
MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践
MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践MSP430系列单片机采用了哈佛结构，具有16位的数据宽度，可以实现更高的数据处理速度。
它的主频范围从1MHz到25MHz，能够满足不同应用的需求。
同时，MSP430系列单片机具有多种低功耗模式，例如待机模式、休眠模式和独立模式，可以有效地降低功耗，延长电池寿命。
MSP430系列单片机具有丰富的外设接口，包括多个串口通信接口、通用输入输出口、模拟输入输出口以及定时器和计数器等。
这些外设接口使MSP430系列单片机可以与其他外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。
此外，MSP430系列单片机还具有多个中断源，可以实现实时中断处理，提高系统的响应能力。
使用MSP430系列单片机进行开发，首先需要选择合适的开发板和编程工具。
德州仪器公司提供了MSP430 LaunchPad开发板，可以方便地进行程序的编写和调试。
同时，德州仪器还提供了MSP430编程工具链，包括编译器、调试器和仿真器等，在开发过程中能够提高开发效率。
在实际开发中，可以利用MSP430系列单片机的低功耗特性，实现一些需要长时间运行的应用。
例如，可以将MSP430系列单片机用于物联网中的传感器节点，采集和传输环境数据。
由于MSP430系列单片机的低功耗特性，可以通过电池供电，从而实现长时间的无线监测。
此外，MSP430系列单片机还可以用于电力管理系统、家庭自动化系统和医疗设备等领域。
它的低功耗特性和丰富的外设接口使其具有很高的适用性，能够满足各种不同应用的需求。
总结起来，MSP430系列单片机是一款16位超低功耗单片机，具有高性能和丰富的外设接口。
它的低功耗特性使得它在物联网、电力管理、家庭自动化和医疗设备等领域具有广泛的应用前景。
通过学习MSP430系列单片机的原理和实践，可以更好地应用它在实际开发中。
MSP430单片机原理解读
第 2 章MSP430 单片机原理与 C 语言基础MSP430系列超低功耗单片机有200多种型号，TI公司用3~ 4位数字表示其型号。
其中第一位数字表示大系列，如MSP430F1xx系列、MSP430F2xx系列、MSP430F4xx系列、MSP430F5xx系列等。
在每个大系列中，又分若干子系列，单片机型号中的第二位数字表示子系列号，一般子系列越大，所包含的功能模块越多。
最后1~2 位数字表示存储容量，数字越大表示RAM 和ROM 容量越大。
430 家族中还有针对热门应用而设计的一系列专用单片机。
如SP430FW4xx 系列水表专用单片机、MSP430FG4xx 系列医疗仪器专用单片机、MSP430FE4xx 系列电能计量专用单片机等。
这些专用单片机都是在同型号的通用单片机上增加专用模块而构成的。
最新的MSP430型号列表可以通过TI公司网站下载。
在开发单片机应用系统时，第一步就是单片机的选型，选择合适的单片机型号往往就能事半功倍。
单片机选型基本方法是选择功能模块最接近项目需求的系列，然后根据程序复杂程度估算存储器和RAM 空间，并留有适当的余量，最终决定选用的单片机型号。
本章节以MSP430F249单片机为学习目标，介绍单片机的基本结构和工作原理，读者可以举一反三、触类旁通，而不必每种型号都去学习却无法深入掌握。
2.1 MSP430F249单片机基本结构与原理2.1.1MSP430F249的主要结构特点供电电压范围1.8V~3.6V 。
超低功耗：活动状态270uA（1MHz，2.2V）;待机模式0.3uA;关机模式0.1uA。
16位RISC精简指令集处理器。
时钟系统：多种时钟源，可灵活使用。
时钟频率达到16MHz ;具有内部振荡器;可外接32kHz 低频晶振;外接时钟输入。
12位A/D转换器，内部参考电压，采用保持电路。
16位定时器A，3个捕获/比较寄存器。
16 位定时器B，7 个捕获/比较寄存器。
第6章MSP430单片机及设计实例
第6章MSP430单片机及设计实例本章将介绍MSP430单片机及设计实例。
MSP430是德州仪器（TI）公司开发的一种低功耗、高性能的16位RISC微控制器。
它广泛应用于嵌入式系统和便携式设备中，具有较低的功耗和丰富的外设。
首先，我们将介绍MSP430的基本特性。
MSP430采用的是Harvard架构，具有16位数据总线和16位地址总线。
它具有多种工作模式，包括运行模式、空闲模式和休眠模式，可以根据实际需求选择合适的模式以实现最低功耗。
另外，MSP430具有丰富的外设。
它包括通用输入/输出引脚、定时器、串口通信接口、模数转换器等。
这些外设可以满足各种应用的需求，并且具有灵活的配置和控制能力。
接下来，我们将介绍几个MSP430的设计实例。
首先是LED闪烁实例。
我们可以利用MSP430的通用输入/输出引脚和计时器来实现LED的闪烁，实现简单的灯光效果。
其次是温度监测实例。
我们可以利用MSP430的模数转换器和温度传感器来实现温度的实时监测，根据温度变化来控制其他外设的工作状态。
最后是无线通信实例。
我们可以利用MSP430的串口通信接口和无线模块来实现与其他设备的无线通信，如蓝牙通信或Wi-Fi通信。
以上这些设计实例只是MSP430的一小部分应用案例，MSP430还可以应用于很多其他领域，如智能家居、工业自动化、医疗设备等。
它的低功耗和高性能使其成为许多嵌入式系统的理想选择。
总之，MSP430是一种功能强大、灵活性高的单片机，通过灵活配置和控制外设，可以实现各种应用需求。
在接下来的学习中，我们将更深入地了解MSP430的内部结构和编程实践，为设计更复杂的嵌入式系统奠定基础。
MSP430单片机的比较器工作原理解析
MSP430 单片机的比较器工作原理解析
这两天研究了一下430 的比较器，开始的时候，没有看懂是怎幺一回事，在网站看这方面的博客，好像懂了，但是一到编程，就变得无从下手，但是，皇天不负有心人，笔者还是把他弄懂了
其实这里就是看懂一幅图，两个寄存器，明白工作原理就可以了
这是比较器A 的逻辑图，比价器A 由4 个部分组成
标号1：内部参考电压发生器，可以产生0.25V，0.50v 的参考电压
标号2，：外部电压输入端，CA0 对应P2.3，CA1 对应P2.4
标号3：内部比较器，今天上课刚好上了比较器，也就是正输入端大于负输入端的时候，比较器输出一个1，同时产生一个中断标志位
标号4：也就是比较结果输入端。
msp430原理图
第三章自动伸缩门的硬件设计3.1控制器单元的硬件设计msp430小系统图如图3-1所示图3-1 msp430小系统图MSP430F449单片机是16位的单片机。
具有集成度高、外围设备丰富、超低功耗。
MSP430F449的内核CPU结构是按照精简指令集和高透明的宗旨来设计的。
采用冯诺依曼结构，RAM和ROM在同一地址空间，使用同一地址数据总线。
MSP430 F449单片机采用的是16位结构的CPU，它采用了精简、高透明、高效率的正交设计，包括一个16位结构的算术逻辑单元（ALU）、16个寄存器和一个指令控制单元。
16个寄存器中有4个特殊功能寄存器和通用寄存器。
4个特殊功能寄存器分别是：程序计数器、堆栈指针、状态寄存器、常数发生器。
状态寄存器用来设置某些比特位来控制CPU的行为或者通过某些位来反映CPU 的状态。
用户需要设置适当的比特位或读取适当的比特位，从而控制CPU 的运行行为.存储器的范围位0000H——FFFFH，从低到高分别是特殊功能寄存器、外围模块寄存器、数据寄存器、程序寄存器、中断向量表。
MSP430F449单片机的：1：所有单片机的中断向量表具有相同的地址空间FFFE0H——FFFFH。
2：所有的单片机的8位外围模块使用的寄存器具有相同的地址空间，10H——FFH范围3：所有的单片机的16位外围模块使用的寄存器具有的地址空间，100H——1FFH范围4：所有的特殊功能寄存器具有相同的地址空间，都在00H ——0FH5：所有的单片机数据存储器具有相同的起始地址200H开始。
A：数据存储器MSP430系列单片机的数据存储器位于起始地址为200H的存储器地址空间。
数据存储器既作为数据的保存，也作为堆栈，同时也是数学运算的场所。
数据存储器可以按字节操作也可以按照字操作。
FLASH型的单片机里还有信息存储区，也可以作为数据RAM使用，并且因为是FLASH的，断电后不会丢失数据。
所以可以用这部分存储器来保存重要的参数，如单片机系统里的配置参数。
MSP430系列单片机介绍
MSP430系列单片机介绍MSP430系列单片机是德州仪器（TI）公司推出的一种低功耗、高集成度、高性能的16位超低功耗单片机。
它采用精确的调度技术和先进的低功耗架构设计，拥有出色的性能、高功耗效率、广泛的外设集成以及丰富的工具和软件支持。
MSP430系列单片机的内核基于RISC架构，拥有16位数据总线和16位地址总线。
它可以工作在多种工作频率下，从几kHz到几十MHz不等，以满足不同的应用需求。
此外，MSP430系列单片机还具有多种睡眠模式，可以进一步降低功耗。
MSP430系列单片机内置了丰富的外设，包括模拟接口、数字接口和通信接口。
模拟接口包括模数转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）和比较器等，可以实现各种传感器接口和模拟信号处理。
数字接口包括通用输入输出（GPIO）、定时器/计数器、串行通信接口等，可以实现数字信号处理和通信功能。
通信接口包括UART、SPI和I2C等，可以实现与外部设备的数据交换。
MSP430系列单片机广泛应用于各种电子设备中，如便携式设备、智能家居、医疗器械、工业自动化等。
由于其低功耗和高性能的特点，它可以满足不同应用场景下对功耗和性能的需求。
例如，在便携式设备中，MSP430系列单片机可以实现长时间的电池寿命；在智能家居中，它可以实现低功耗的远程控制和数据传输；在医疗器械中，它可以实现高精度的信号处理和通信。
总之，MSP430系列单片机是一种低功耗、高集成度、高性能的16位超低功耗单片机。
通过其先进的架构设计和丰富的外设集成，它可以满足各种应用的需求。
同时，它还提供了丰富的工具和软件支持，方便开发者进行开发和调试。
MSP430单片机简介
一、单片微型计算机（复习）1、计算机组成运算器（加法器）二进制加法（减法＝补码加法）寄存器暂存中间结果存储器随机（RAM），只读（ROM）总线地址、数据、控制外设（系统内部）定时器、I/O接口…….2、单片微型计算机组成包括全部计算机系统核心部件集成在一块芯片上（大规模集成电路）各部件数量少或者较简单可以独立运行常用于各种产品中，使其具有智能功能二、MSP430单片微型计算机1、主要特点美国德州仪器设计生产业界功耗最低的16位RISC结构单片微型计算机具有高、中、低多种型号适用于高抗干扰、低功耗、电池供电等2、基本结构、工作特点16位RISC结构单片微型计算机，片内RAM（64字节～16K字节），片内ROM（512字节～1M字节）…….27条基本指令，基本都是单时钟周期片内外设丰富：2～8个双向8位I/O口，1～3个16位定时器（带多个比较、捕获寄存器）……..多种时钟选择内部、外部，高频、低频4种休眠模式，配合多种时钟选择和特殊的休眠唤醒方式实现低功耗运行总线不开放兼容的仿真、烧写接口（4线JTAG或2线SBW），简单廉价的仿真开发工具IAR Embedded Workbench 仿真调试软件3、目前伟思使用的MSP430单片机品种：MSP430F135、MSP430F147、MSP430F149、MSP430F169以及MSP430F2012、MSP430F2013…….4、430_day_2008_final_CN.pdf5、MSP430的开发资源和开发工具.pdf三、MSP430单片微型计算机使用注意事项1、电源MSP430单片微型计算机工作电压：1.8～3.3V，最大不得超过3.6V2、I/O接口电平匹配与其他数字电路或设备接口时注意I/O接口电平匹配，不得超过电源电压。
注意每个I/O接口驱动电流限制与全部I/O接口驱动电流限制。
3、模拟与数字供电分开，注意电源滤波4、I/O接口输入模式时片内无上拉（部分CPU有可设置的上拉或下拉）5、其他。
msp430单片机教程
msp430单片机教程MSP430单片机是一种经典的低功耗、高性能的微控制器，被广泛应用于嵌入式系统中。
它具有很多特点，比如低功耗、宽工作电压范围、快速启动速度等。
本文将介绍MSP430单片机的基本知识和使用方法。
首先，我们需要了解MSP430单片机的结构。
MSP430包括CPU、内存、I/O接口等多个部分。
CPU是控制单元，负责处理指令和数据。
内存是存储器，用于存储程序和数据。
I/O接口用于与外部设备进行通信。
MSP430单片机使用C语言进行编程。
编程的基本步骤包括初始化、读取输入、处理数据、输出结果等。
编程时，需要了解寄存器的使用方法和I/O接口的配置。
MSP430提供了丰富的库函数和工具，方便开发人员进行程序开发和调试。
MSP430单片机的应用范围广泛。
它可以用于物联网设备、传感器、控制器、无线通信等多个领域。
由于其低功耗的特点，MSP430单片机在电池供电设备中得到了广泛应用。
其性能优越和易用性也使得它成为嵌入式系统中的首选单片机。
MSP430单片机教程包括了一系列基础和高级的内容。
基础教程首先介绍了MSP430单片机的基本知识，包括硬件结构、编程环境和工具的使用等。
然后，通过一系列实践案例，教授学生如何编写简单的程序。
高级教程则深入讲解了MSP430单片机的一些高级特性和应用，如中断、定时器、串口通信等。
在学习MSP430单片机时，还需要学习如何使用开发板和调试工具。
开发板是连接MSP430单片机和计算机的桥梁，提供了丰富的外设接口。
通过合理配置开发板，可以实现多种外设的功能。
调试工具可以帮助开发人员进行程序的调试和性能优化，提高开发效率和质量。
总之，MSP430单片机是一种功能强大、易用且低功耗的微控制器。
学习MSP430单片机的教程可以帮助我们掌握嵌入式系统的开发和应用。
通过学习，我们可以深入了解MSP430单片机的原理和使用方法，为实际应用提供有力的支持。
MSP430 单片机的特点
超低功耗低至：
0.1μA RAM 保持模式 0.3μA 待机模式 (VLO) 0.7μA 实时时钟模式 220μA/MIPS 工作模式 在 1μs 之内超快速地从待机模式唤醒
运算速度快
MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT 等）。
超低功耗
MSP430 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和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
器件参数：
闪存选项：高达 256KB RAM 选项：高达 16KB ADC 选项：10 和 12 位 SAR 其它集成外设：USB、模拟比较器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC [2]
MSP430与89C51的比较
首先，89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的是复杂指令集（CISC），共具有 111 条指令，12个时钟周期 = 1个指令周期。而 MSP430 单片机是16位单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，只有简洁的 27 条指令，1个时钟周期 = 1个指令周期，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。
器件参数：
闪存选项：1KB – 120KB RAM 选项：128B – 8KB GPIO 选项：10、16、24、32、48、64 引脚 ADC 选项：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外设：模拟比较器、硬件乘法器、DMA、SVS、12 位 DAC、运算放大器
MSP430单片机
低功耗模式转换程序举例
#include <msp430x14x.h> void main(void) { BCSCTL1 |= DIVA_2; // ACLK/4 WDTCTL = WDT_ADLY_1000; // WDT 1s/4 interval timer IE1 |= WDTIE; // Enable WDT interrupt P1DIR = 0xFF; // All P1.x outputs P1OUT = 0; // All P1.x reset while(1) { int i; _BIS_SR(LPM3_bits + GIE); // Enter LPM3 P1OUT |= 0x01; // Set P1.0 LED on for (i = 5000; i>0; i--); // Delay P1OUT &= ~0x01; // Clear P1.0 LED off } } #pragma vector=WDT_VECTOR __interrupt void watchdog_timer (void) { _BIC_SR_IRQ(LPM3_bits); }
MSP430－－24
堆栈指针SP
SP总是指向堆栈的顶部 压栈时指针SP值减2，然后将数据存入RAM中
出栈时将数据从SP所指内存单元取出，指针SP值加2
MSP430－－25
状态寄存器SR /R2/常数发生器1
状态标志 : 控制标志
C :进位标志 Z :零标志 N :负标志 V :溢出标志
环境成为可能
方便高效的开发环境 运行速度快
指令周期125ns ,8MHz晶振
MSP430系列超低功耗单片机及应用.
MSP430系列超低功耗单片机及应用O引言单片机的应用日趋广泛，对处理器的综合性能要求也越来越高。
纵观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域。
在这些应用中，目前也出现了一些新的趋势，主要体现在以下几个方面：1)以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用纽扣电池供电，如无线传感器网络(WSN)、手持式仪表、玩具等。
这就要求系统功耗O 引言单片机的应用日趋广泛，对处理器的综合性能要求也越来越高。
纵观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域。
在这些应用中，目前也出现了一些新的趋势，主要体现在以下几个方面：1)以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用纽扣电池供电，如无线传感器网络(WSN)、手持式仪表、玩具等。
这就要求系统功耗尽可能低。
2)随着应用的复杂度的提高，对处理器的功能和性能要求不断提高，既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做简单的控制。
3)产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。
特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发投入。
4)产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
本文介绍一种迎合这种趋势的超低功耗单片机，即MSP430系列单片机，它代表了未来单片机的一种发展方向。
l MSP430单片机美国德州仪器公司(TI)推出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器(Mixed Signal Processor)，集多种领先技术于一体，以16位RISI处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念，产品线也非常完整，给人耳目一新的感觉。
msp430单片机入门知识
PORT2_VECTOR (1 * 2u) /* 0xFFE2 P2 */ PORT1_VECTOR (4 * 2u) /* 0xFFE8 P1 */ TIMERA1_VECTOR (5 * 2u) /* 0xFFEA Timer A CCR1/2*/ TIMERA0_VECTOR (6 * 2u) /* 0xFFEC Timer A CCR0 */ USART0TX_VECTOR (8 * 2u) /* 0xFFF0 串口发送 */ USART0RX_VECTOR (9 * 2u) /* 0xFFF2 串口接收*/ WDT_VECTOR (10 * 2u) /* 0xFFF4 Watchdog Timer */ SD16_VECTOR (12 * 2u) /* 0xFFF8 16位ADC */ NMI_VECTOR (14 * 2u) /* 0xFFFC Non-maskable */ RESET_VECTOR (15 * 2u) /* 0xFFFE Reset */
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中断的具体过程
1. 事先将中断服务程序入口地址装入中断 向量表。
2. 中断发生后，如果中断被允许（可屏蔽 中断），CPU将当前程序地址和CPU状 态寄存器SR压入堆栈。
3. 跳转到中断服务程序入口，备份寄存器 入堆栈。
4. 开始执行中断服务程序。 5. 退出中断前，恢复寄存器。CPU取回SR
寄存器，跳转回中断前主程序地址。
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MSP430FE425A资源 1. 8M/s处理速度 2. 512RAM（数据）+16KB Flash（程序代码） 3. 内置Flash控制器，剩余Flash可存数据。 4. 内置时钟管理单元，可内部倍频 5. 3路同步采样、差分输入、32倍程控增益放大器的16位ADC 6. 温度传感器 7. 1.2V基准源和输出缓冲器 8. 128段LCD驱动器 9. 增强UART串口 10. 看门狗 11. BasicTimer定时器 12. 16位TimeA定时器，3路捕获和2路PWM 13. 内置BOR复位电路 14. 16个双向可中断IO口 15. 内置电能计量模块 16. 后缀带A的，比如FE425A带硬件乘法器
第一章MSP430单片机概述汇总
（b）在软件上，必须设计恰当的休眠和唤醒
（c）430是实现低功耗的必要条件，非充分条件
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第1章 பைடு நூலகம்SP430单片机概述
在种类和数量繁多的单片机中，MSP430单片机颇具特色，并具有优良的性能。 MPS430单片机是美国德州仪器公司（以下简称TI公司）于1996年开始推向市场的一种16位 超低功耗的混合信号处理器。它将模拟电路、数字电路和微处理器集成在芯片的内部，只 要配置少量的外围器件，就可满足一般应用的要求。为了使读者对MSP430单片机有一个 初步的认识和了解，本章首先介绍MSP430单片机的发展历史及应用，然后叙述MSP430单 片机具有的特点及优势，最后简要介绍MSP430单片机的应用选型。
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1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.1 MSP430单片机的发展阶段：
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蓬勃发展阶段
（1）TI公司在2003年底和2004年间推出了F15x和F16x系列，增加RAM容量，增加 外设模块。 （2）TI公司在2004年下半年推出了MSP430x2xx系列。单片机向小型化、低成本 化方向发展。 （3）2007年TI公司推出了具有120KB Flash、8KB RAM的MSP430FG461x系列超低 功耗单片机。 （4）2008年推出了MSP430F5xx系列产品，与1xx,2xx,4xx相比，F5xx处理性能提升 了50%以上、Flash与RAM存储容量双倍增加。 （5）2011年，具有LCD控制器的MSP430F6xx系列，支持高频率的CPU时钟，且能 够提供更多的内存选项。
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• 问题一：既生计算机，何生单片机？ 用于小型话，简易化的控制中，杀鸡焉用 牛刀的场合 • 空调、洗衣机、电视机、微波炉、电子手 表、手机、食堂消费机 • 计算机外围：鼠标、键盘、硬盘等
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MSP430 CPU的寄存器
简写 功能
R0
R1 R2 R3
程序计数器PC，指示下一条将要执行的指令地址。
堆栈指针SP，指向堆栈栈顶 状态寄存器SR/常数发生器CG1 常数发生器CG2
R4
…… R15
通用寄存器
…… 通用寄存器
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（1）程序计数器PC/R0
程序计数器是MSP430 CPU中最核心的寄存器， 指示出下一条即将执行的指令的地址。 程序计数器PC的内容总是偶数，指向偶字节地址. 程序计数器PC可以像其他寄存器一样用所有指令 和所有寻址方式访问，但对程序存储器的访问必须 以字为单位，否则会清除高位字节。 程序计数器PC的变化的轨迹决定程序的流程. 程序计数器PC的宽度决定了存储器可以直接寻址 的范围。 MSP430的程序计数器是16位的计数器，，最多 直接寻址的存储空间高达64KB。
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存储空间的分布也存在一些差异：
不同型号器件的代码存储器容量不一样； 代码存储器的起始地址不一样，每一种器件的代码存储器 的起始地址为 起始地址 = 10000H — 该器件的代码容量 仅FLASH型有信息存储器，而且不同的器件地址也不一 样，但容量都是256B 仅FLASH型有引导存储器，而且不同器件的地址也不一 样，但容量都是1KB 各器件数据存储器的末地址也不一样，其末地址为 末地址 = 该器件数据RAM容量 + 0200H 中断向量的具体内容因器件不同而不同； 所有器件的8位、16位外围模块地址范围内的具体内容因 器件不同而不同。
0FFFEH 0FFFCH
0FFFAH 0FFF8H 0FFF6H 0FFF4H 0FFF2H 0FFF0H 0FFEEH 0FFECH 0FFEAH 0FFE8H 0FFE6H 0FFE4H 0FFE2H
15 14
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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2 用户程序区
用户程序区一般用来存放程序与常数或表格。 MSP430的存储结构尤其允许存放大的数表，并 且可以用所有的字和字节指令访问这些表。这一 点为提高编程的灵活性和节省程序存储空间带来 各种好处。
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MSP430F149 字模块的空间分配
地址 0H～1FFH 1E0H～1EFH 1D0H～1DFH 0H～1CFH 1B0H～1BFH 0H～1AFH 190H～19FH 180H～18FH 说明 保留 保留 保留 保留 保留 ADC12控制和中断 定时器B 定时器B 地址 170H～170H 160H～16FH 150H～15FH 140H～14FH 130H～13FH 120H～12FH 110H～11FH 100H～10FH 说明 定时器A 定时器A ADC12转换 ADC12转换 硬件乘法器 看门狗、FLASH控 制 保留 保留
RAM空间还可以进行运算，如：
MOV.B #33H, &220H; 执行后地址220H的内容为33H ADD.B #22H, &220H; 执行后地址220H的内容为55H
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3.4.2 程序存储器ROM
程序ROM区为0FFFFH以下一定数量存储空间， 可存放指令代码和数据表格。程序代码必须偶地 址寻址。 程序代码可分为三种情况：中断向量区、用户程 序代码及系统引导程序(个别器件有，如FLASH 型 )。
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00 01
00008H
00000H 00001H
+8位处理
0字处理 +1
R3
R3
10
11
00002H
0FFFFH
+2位处理
-1位处理
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举例：单操作数指令 CLR dst ;将dst单元清零 这不是内核指令，而是一条模拟指令，汇编器将 As=00，R3=0，用 MOV R3,dst 来模拟。
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MSP430F149 字节模块的空间分配
地址 0H～1FFH 0E0H～1EFH 0D0H～1DFH 0H～1CFH 0B0H～1BFH 0H～1AFH 说明 保留 保留 保留 保留 保留 保留 地址 70H～70H 60H～6FH 50H～5FH 40H～4FH 30H～3FH 20H～2FH 说明 串口1/串口0 保留 比较器A，系统时 钟 保留 端口6/端口5 端口4/端口3
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（5）通用工作寄存器R4~R15
举例： MOV #1234H，R15 ;执行后R15内容为 1234H MOV.B #23H,R15 ;执行后R15内容为 0023H ADD.B #34H,R15 ;执行后R15内容为 0057H
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3.4 MSP430单片机的存储器结构
MSP430系列的存储空间采用“冯-诺依曼”结 构，物理上完全分离的存储区域如ROM/FLASH、 RAM、外围模块、特殊功能寄存器SFR等，被安 排在同一地址空间，这样就可以使用一组地址、 数据总线、相同的指令对它们进行字节或字形式 访问。 MSP430系列单片机存储器的这种组织方式和 CPU采用精简指令相互协调，对外围模块的访问 不需要单独的指令，为软件的开发和调试提供便 利。
2
3.1 MSP430x14x结构概述
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硬件结构具有以下特点：
超低功耗结构，能够延长电池生存周期。RAM保 持方式下电流为0.1μA，等待方式时电流为 0.8μA，活动状态时电流也仅为250μA/MIPS。 高性能的模拟器件可以用于精确测量。集成12位 200Kbps的A/D转换器，自带采样保持。 16位RISC中央处理器，125ns指令周期。可以 用较少的代码空间实现高性能的应用。 在系统可编程的FLASH，为开发编程提供便利。
C-Carry bit ;Z-Zero bit;N-Negative bit;GIE-General Interrupt Enable
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5
6 7 8
9~15
OscOff 置位OscOff位可使晶体振荡器处于停止状态， 同时CPUOff也需置位。可用外部中断或者 NMI唤醒。 SCG0 SCG0置位关闭SMCLK，与SCG1一起控制系 统时钟发生器的4种状态。 SCG1 SCG1置位关闭DCO发生器，与SCG0一起控 制系统时钟发生器的4种状态。 V 溢出标志。当运算结果超出有符号数范围时 置位。溢出情况如下： 正数 + 正数 = 负数 负数 + 负数 = 正数 正数 - 负数 = 负数 负数 - 正数 = 正数 保留未用。
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举例： MOV #LABLE，PC ;跳转到地址LABLE开始执行 MOV LABLE，PC ;程序开始执行的地址为LABLE所在内存中的数 MOV @R14,PC ;程序开始执行的地址为寄存器R14中的数
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（2）堆栈指针SP
系统堆栈在系统调用子程序或进入中断服 务程序时，能够保护程序计数器PC. 然后将子程序的入口地址或者中断矢量地 址送程序计数器，执行子程序或中断服务 程序。 子程序或者中断服务程序执行完毕，遇到 返回指令时，将堆栈的内容送到程序计数 器中，程序流程又返回到原来的地方，继 续执行. 此外，堆栈可以在函数调用期间保存寄存 器变量、局域变量和参数等。
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(3) 状态寄存器SR
0 C 进位标志。当运算结果产生进位时置位，否则复位。
1 Z 2 N 3 GIE
4 CPUOff
零标志。当运算结果为零时Z置位，否则Z复位。 负标志。当运算结果为负时N置位，否则N复位。 中断控制位。控制可屏蔽中断，当GIE置位CPU可响 应可屏蔽中断，否则不响应可屏蔽中断。 置位CPUOff位可使CPU进入关闭模式，可用所有允 许的中断将CPU唤醒。
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堆栈指针SP总是指向堆栈的顶部。系统在将数据 压入堆栈时，总是先将堆栈指针SP的值减2，然 后再将数据送到SP所指的RAM单元。将数据从 堆栈中弹出正好与压入过程相反；先将数据从SP 所指示的内存单元取出，再将SP值加2。
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举例： MOV 2(SP), R6 ;将内存单元I2中的数放到R6中 MOV R7, 0(SP) ;将R7中的数放到栈顶所在单元(I3)中 PUSH #0123h ;将SP的值减2,再将#0123h放到SP所指向的单元中。 POP R8 ;将SP所指向单元中的数(#0123h)放到R8中，再将SP的 值加2
第3章 MSP430单片机硬件 结构及原理
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本章内容
3.1 MSP430x14x结构概述 3.2 MSP430x14x的主要特性和外部引脚 3.3 MSP430单片机的中央处理器 3.4 MSP430单片机的存储器结构 3.5 MSP430时钟模块与低功耗结构 3.6系统复位和初始化 3.7 中断系统
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3.4.1 MSP430存储空间结构
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MSP430不同系列器件的存储空间分布有很 多相同之处：
中断向量被安排在相同的空间：0FFE0~0FFFFH； 8位、16位外围模块占用相同范围的存储器地址； 所有器件的特殊功能寄存器占用相同范围的存储器地 址：00H~0FH； 数据存储器开始于相同的地址，即从0200H处开始； 代码存储器的最高地址都是0FFFFH。
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MSP430x14x主要包括以下功能部件：
1. 2. 3.
CPU 存储器： 外围模块：主要包括：时钟模块、 看门狗、定时器A、定时器B、比 较器A、串口0、串口1、硬件乘 法器、12位模数转换和端口等。
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MSP430X11X系列
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MSP430X12X系列