MSP430单片机最小系统

第八章MSP430F249单片机最小系统

8.1 MSP430单片机下载方式

当单片机程序利用IAR开发环境编译和proteus仿真通过以后，还需要把程序生成的二进制代码烧录进单片机内部闪存中运行，这个过程称为下载或者编程。MSP430单片机支持多种FLASH编程方法：BSL和JTAG。其中BSL是启动加载程序(BootStrap Loader)的简称，该方法允许用户通过标准的RS-232串口访问MSP430单片机的FLASH和RAM。在单片机的地址为(0C00H-1000H)的ROM区内存放了一段引导程序，给单片机的特定引脚加上一段特定的时序脉冲，就可以进入这段程序，让用户读写、擦除FLASH程序。通过BSL无条件擦除单片机闪存，重新下载程序，还可以通过密码读出程序。

另外一种下载程序的方式为JTAG(Joint Test Action Group ，联合测试行动小组)，JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试。JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP（Test Access Port，测试访问口），通过专用的JTAG 测试工具对内部节点进行测试。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG 协议，如ARM 、DSP 、FPGA 器件等。标准的JTAG 接口是4 线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。目前JTAG 接口的连接有两种标准，即14 针接口和20 针接口，MSP430单片机使用的是14针的接口，其定义分别如表8-1所示。

8.2 BSL编程器原理

启动程序载入器(BootStrap)是一种编程方法，允许通过串行连接和MSP430通讯，在Flash Memory 被完全擦除时也能正常工作。MSP430的启动程序载入器(Bootstrap)在单片机正常复位时不会自动启动，当需要对单片机下载程序代码时候，对RST/NMI和TEST引脚设置特殊的顺序。当MSP430单片机的TEST 引脚为低电平而RST/NMI引脚有上升沿时，用户程序从位于内存地址0FFFEh 复位向量开始执行，用户程序正常启动，如图8-1所示

图8-1 MSP430单片机正常启动复位时序信号

当TEST引脚出现至少两个跳变沿，当TEST为高电平而RST引脚出现高电平，如图8-2所示启动程序载入器(Bootstrap)所需的时序时，单片机进入启动程序载入器工作方式。

图8-2 MSP430单片机进入BSL时序信号

使用TEST和RST/NMI脚调用启动程序载入器(BootStrap)后，通讯可以用一个标准的异步串口协议确定。用MSP430的P1.1口BSLTX 传输数据，P2.2口BSLRX 接收数据。UART设置为波特率9600，8位数据位，偶校验，1位停止位。详细的通信协议细节请参考TI的数据手册。考虑到大部分计算机已经没有独立的串行口，必须利用USB接口实现BSL功能，下面介绍一种USB接口的BSL下载器的硬件设计。如图8-3所示。

图8-3 USB接口BSL下载器原理图

图8-4 3.3V电源电路图

图8-3 中USB插座的1、2、3、4脚分别为5v电源，D-和D+差分信号线，地线。5、6脚为插座外壳接地引脚。电脑可通过1脚提供5V电源，由于PL2303

为3.3V供电，这里使用一颗AMS1117-3.3，为5V转3.3V稳压芯片，用于将USB 接口提供的5V转换成PL2303芯片所需的电压，如图8-4所示，PL2303 是一种高度集成的RS232-USB 接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口转换。该器件内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换，所有工作全部由芯片自动完成，使用者无需考虑固件设计。在通过BSL下载时，DTR连接430的RESET，RTS连接430的TCK，TXD连接单片机的P2.2，RXD连接单片机的P1.1。通过下载软件如MSPFET，可以实现bootstrap规定的时序要求，具体使用方式如下：

1）利用IAR开发软件生成TI公司规定的txt格式下载文件，右键单击project 中的工程名，选择options，在output中选择msp430-txt，如图8-5所示。保存配置并重新编译，在工程debug\exe目录下可以找到下载文件。

图8-5 IAR生成MSP430-txt编程文件配置

2）打开MSPFET 软件，做如下设置，如图8-6所示，并选择芯片型号为MSP430F149。

图8-6 MSPFET配置

打开编程txt文件，首先，点击ERASE 擦除芯片上原有的程序；第二步，点击PROGRAM即可下载，如图8-7所示。

图8-7 MSPFET下载示意图

8.3 JTAG下载器电路

通过电脑的并行端口实现MSP430单片机的JTAG端口编程和调试，对于初学者是一种成本较低的方案，下面介绍用电脑的并行口实现JTAG编程，但是在

用JTAG烧断保密熔丝后，要再想修改闪存程序，就只能用BSL方法了。

图8-8 并口JTAG下载器电路原理图

图8_8中，74HC244为一颗8通道缓冲芯片，将A1~A8缓冲输出到Y1~Y8，JP4为标准的14芯MSP430单片机的JTAG接口。通过该接口通过14芯排线连接到单片机开发板的JTAG插座，即可实现单片机程序的下载和实时仿真调试功能。具体设置如下，在IAR软件中右键单击project中的工程名，选择options->Debugger，在Driver选项中选择FET Debugger，如图8-9所示。

图8-9 IAR的调试器配置

图8-10 IAR的FET调试器并口配置

然后在图8-10 中选择FET Debugger，选择connection中的Texas Instrument LPT-I。即选择电脑的并口作为下载口，确定后即可开始程序的下载和调试。8.4 MSP403F149单片机最小系统设计

前面的章节中，我们主要采用MSP403F249作为仿真器件详述了单片机内部功能和外部扩展电路的设计和应用，本节主要介绍实用的单片机小系统开发板的硬件设计，可以作为单片机实验学习使用。在选择单片机型号时，由于市面上MSP403F149较为常用且购买容易，且与MSP403F249功能基本相同，管脚也兼容，因此选择MSP403F149作为单片机最小系统的主芯片。该单片机的特点如下：♦1.8V～3.6V超宽供电电压

♦5 种低功耗模式，从standby 模式唤醒时间小于6μs

♦0.1uA RAM 保持

♦0.8uA 实时时钟模式

♦2K RAM，60KB+256B Flash Memory（支持IAP）

♦片内硬件乘法器支持四种乘法运算

♦两个具有PWM输出单元的16-Bit定时器（TimerA3，TimerB7）

♦两个UART接口，两个SPI 接口（与UART 复用）

♦一个8 通道12-Bit模数转换器(ADC)，具有片内参考电压源

♦一个模拟比较器，看门狗电路等

开发板可使用的资源如下：

♦两种可选供电方式（标准稳压器接口、USB 接口）

♦符合TI标准的14芯JTAG 仿真调试端口

♦蜂鸣器

♦18B20单芯片12-Bit 高精度温度传感器

♦12-Bit 模数转换器（ADC）接口和单路输出10-Bit 数模转换器（DAC）