MSP430的极低功耗系统设计
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基于MSP430的极低功耗系统设计摘要430是公司出品的一款强大的16位单片机，其显著特点是具有极低的功耗。
本文对构造以430为基础极低功耗系统作为有益的探讨，对于设计各种便携式设备都具有较高的参考价值。
关键词极低功耗系统430低功耗管理1影响系统功耗的主要因素对于一个数字系统而言，其功耗大致满足以下公式=2，其中为系统的负载电容，为电源电压，为系统工作频率。
由此可见，功耗与电源电压的平方成正比，因此电源电压对系统的功耗影响最大，其次是工作频率，再就是负载电容。
负载电容对设计人员而言，一般是不可控的，因此设计一个低功耗系统，应该考虑到不影响系统性能前提下，尽可能地降低电源的电压和使用低频率的时钟。
下面对公司新出430来具体探讨这个问题。
2基于430极低功耗系统的设计430具有工业级16位，其和可以运行在不的时钟下。
功耗可以通过开关状态寄存器的控制位来控制正常运行时电流160μ,备用时为01μ，功耗低，为设计低功耗系统提供了有利的条件。
图1是我们设计的以430为的精密温度测试仪下面简称测试仪。
该产品使用电池供电，体积小巧，携带方便。
1电源电压在使用时应该尽可能地选择最低的电源电压。
对于430而言，可用的最低电压是很低的，最低可达18。
我们使用公司推荐使用的3。
通常的电源只提供5电压，因此，需要将5电压由一个3的稳压管降压后给供电，也可以直接锂电池供电。
3不是标准的电平，因此，在使用时需要用接口电路使的非标准电平能与标准电平的器件连接。
这些接口电路应该也是低功耗的，否则会造成一方面使用低电压降低了功耗，另一个方面使用额外的接口电路又增加了系统的功耗。
或者直接使用支持3电压的外围芯片。
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--低功耗模式
OscOff：复位则LFXT激活，置位且LFXT不用于MCLK或SMCLK时，
LFXT振荡器禁止--对应着ACLK。
CPUOff：复位则MCLK激活，置位则MCLK停止。
解释：
(1)POR:POWERONRESET.上电或复位信号都可以发生POR。
PUC:POWERUPCLEAR.POR可以出发PUC，另外看门狗的事件可以出
发PUC。
(2)AM:全部活动
LPM0：CPUOFF=1,CPU被禁止，即MCLK被禁止。
LPM1：CPUOFF=1，SCG0=1。CPU-MCLK禁止，且若DCO未用做
MCLK或SMCLK，则DCO禁止。
LPM2：CPUOFF=1，SCG1=1。CPU-MCLK禁止，SMCLK禁止。(DCO
未用作MCLK,SMCLK则自动禁止)
LPM3：CPUOFF=1，SCG1=1，SCG0=1.CPU-MCLK禁止，SMCLK禁
止，DCO禁止。
LPM4：CPUOFF=1，SCG1=1，SCG0=1，OSCOFF=1.全部禁止，包括
ACLK也禁止。
5.系统工作原理：单片机各个模块运行完全独立。定时器，IO，AD，看门
狗等都可以在主CPU休眠的状态下独立运行。
short),位于in430.h
同理要清除SR中某一位的话就用_BIC_Βιβλιοθήκη R();IFG标志位清除.
执行中断处理子程序。
执行RETI指令，中断返回。
SR出栈
PC出栈
[cpp]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
voidmain(void)
{
BCSCTL1|=DIVA_2;//ACLK4分频:由LFXT1CLK提供(32kHZ)
MSP430低功耗
MSP430低功耗对于嵌入式处理器系统来说，低功耗设计有3个基本原则:工作频率和功耗成反比关系。
工作电压和功耗成正比关系。
工作模块数量和功耗成正比关系。
MSP430系列MCU具有强大的低功耗模式设计。
在不同的低功耗模式下，配置不同的时钟信号来降低CPU及工作模块的工作频率;选择性的关闭暂时不使用模块和相关的时钟信号来降低工作模块的数量以达到降低整机功耗的目的。
MSP430的5xx系列和6xx还支持用户设置内核电压，通过降低内核工作电压来降低功耗。
低功耗模式是MSP430的特色功能，一般情况下，MSP430分为6种工作状态，分别是活动状态(AM)、低功耗模式0(LPM0)、低功耗模式1(LPM1)、低功耗模式2(LPM2)、低功耗模式3(LPM3)和低功耗模式4(LPM4)。
对于5xx系列的产品带实时时钟RTC的信号还具备低功耗模式3.5(LPM3.5)和低功耗模式4.5(LPM4.5)。
根据不同的应用合理地选用低功耗模式可以有效地降低MSP430功耗。
图3-8是MSP430F21x1工作在1MHz对应于AM模式和低功耗模式下的电流消耗。
从图中可以看到低功耗模式下，电流消耗要远小于AM模式。
下面对各种工作模式做详细的介绍。
MSP430的低功耗模式是通过状态寄存器SR各位的配置来完成的，SR寄存器如表3-6所示。
与低功耗模式相关的是系统时钟控制位(SCG0)和(SCG1)、振荡器关闭/开启位(OSCOFF)和CPU关闭/开启位(CPUOFF)。
SCG0位用于关闭DCO的直流发生器，也就是关闭DCOCLK;SCG1位用于关闭SMCLK;OSCOFF位用于关闭MSP430的振荡器，包括LFXT1和XT2;CPUOFF位用于关闭CPU。
表3-6 SR寄存器Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8Reserved VBit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0SCG1 SCG0 OSCOFF CPUOFF GIE N Z C5种低功耗模式可以使用表3-7区分，表中显示了5种低功耗模式下，CPU)、SMCLK、ACLK和DCO振荡器的关断状MSP430的时钟信号MCLK(态。
用超低功耗MSP430单片机设计数据采集系统
同 地 空 内 一 址 间 。
数 据 采 集 系统 硬 件
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（ ＡＭ） ４种 低 功 耗 工 作 模 式 （ Ｍ 、 Ｌ 和 ＬＰ ｌ ＰＭ２、ＬＰ ３、 伊 曼 结 构 ，因 此 ， Ａ 、 Ｏ 和 全 部 的 外 围 模块 都 位 于 Ｍ Ｒ Ｍ Ｒ Ｍ
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MSP430低功耗设计
1、将不用的I/O 引脚设置为高或者低状态，不要让其悬空。
2、在不需要运行时间严格要求的任务，如UART通信或精密脉冲时钟时序等，尽可能使用内部时钟，这通常是低功耗的首选。
3、关断所有不使用的外设：如PWM模块、AD转换器等等。
4、尽可能在程序代码中使用查找表，而不是让CPU去计算结果。
5、检查所有外部元器件功耗，减少驱动外设，如EEPROM或者外部模拟电路的I/O 数目。
6、尽可能采用低功耗的器件或电路设计。
比如，低功耗场合能不用LED尽可能不要用，声响的电路也是一样。
7、尽可能选择带有关闭功能的器件，比较运放、R232 电路、逻辑电路等等...在不必要的时候使其关闭。
8、在显示方便也要选择低功耗的显示方式，比如采用LCD片，而不要用LCD模块。
或采用LCD模块时将背光关掉。
9、一些常用开关晶体管由三极管改为MOSFET管。
10、有可能的话，不要选择小阻值分压；这样同样可减少功耗。
按键上接电阻同样可以选择大点。
对于模拟前端部分可能不太适合，因为当用高精度ADC时，电阻值越大热噪声就会越大。
所以这做法不适宜用在高精度ADC前端。
11、关于MSP430的IO 处理，我个人的理解是可以空着，并设置为输入。
因为设置为输入时IO 处理高阻态，IO 的漏电流只有50nA。
12、能不用LDO 尽可能不要用LDO，因为线性电源器件会带功耗上的增加。
确实没办法了可以选择CMOS型的LDO器件。
或采用高效的DC/DC电源管理电路，以提高效能利用。
13、要了解MSP430的4种不同模式下的时钟与模块使用情况，这样你才控制好整个设计的功耗管理。
14、若不是很需要很高精度的时钟的话尽可能不要外部晶振，尽可能使用内部的DCO作为MCLK。
当程序中需要在串口时，这时可以开启所需的时钟源以得到精度的波特率，不用时则要关闭掉时钟和串口模块。
如果不是高速响应处理任务的话尽可能不要用选择外部晶体时钟作为MCLK。
15、在进入低功耗模式前，尽可能将MCLK改为DCO模式。
基于MSP430的低功耗仪表系统设计
基于MSP430的低功耗仪表系统设计
1 引言
在科学技术与社会生产高度发达的今天，智能测试仪器与仪器仪表系统发展迅速，被测对象的跨度既广泛又具有多样性。
计算机技术的迅猛发展使仪器仪表的发展上了一个新台阶，传统的检测设备被智能化仪器所取代。
智能化仪表的两个主要的发展方向是大型自动测试系统和便携式低功耗智能仪表，功率问题也就成为电路设计所需考虑的重要因素之一。
在本文中，我将提出一种基于MSP430的通用型低功耗仪表系统的设计方案。
该低功耗系统与不同的传感器相结合，能够实现数据的采集与处理，并具备键盘输入与LCD显示功能，能适合各种工作场合。
2 低功耗仪表系统硬件设计
2.1硬件系统总体设计
本仪表系中选用的是MSP430芯片。
MSP430系列是一款具有精简指令集的16位超低功耗混。
MSP430低功耗模式初识
MSP430低功耗模式：工作频率越低，工作电压越低，工作模块越少MCU功耗越少MCLK：系统主时钟一般为8MHz，供CPU和系统使用；SMCLK：子系统时钟32—768KHz，供外围模块使用；ACLK：辅助子时钟，由LFXT1CLK产生，提供外围模块使用DCO：整合的高速数控振荡器，用于CPU和高速外围设备的主时钟源状态寄存器SR的低功耗控制位：SCG1：系统时钟发生器控制位1（System clock generator 1）置1时关闭SMCLKSCG0：系统时钟发生器控制位0（System clock generator 0）置1时关闭DC发生器OSCOff：晶振控制位（Oscillator Off Bit）置1时关闭LFXT1振荡器CPUOff：CPU控制位（CPU Off Bit）置1时关闭MCLK，此时除了RAM内容、端口、寄存器保持外，CPU处于停止状态，由中断将CPU从此状态唤醒。
1.MSP430内部各模块运行是完全独立的：TA、TB、I/O端口、A/D、WDT等均可在CPU休眠的状态下独立运行，各个片内模块也可通过禁止相应寄存器中的控制位关闭。
2.只要改变了SR中的模式控制位，工作模式也立即改变；有关的模块也因为相应的时钟源禁止而被关闭。
3.改变模式不影响所有的I/O引脚及RAM/寄存器的值。
低功耗模式的进入与退出：在AM模式下。
按低功耗模式设定SR中的控制位，MSP430就进入设定的低功耗模式。
任意中断均可以唤醒处于低功耗模式的MSP430，即切换到AM活动模式。
低功耗退出过程：当处于低功耗模式下的MSP430，有N类型号的非屏蔽或可屏蔽中断源产生，满足响应条件，CPU由硬件完成下面的操作：1.入栈保护当前PC2.入栈保护当前SR3.清零SR（置GIE=0，屏蔽可屏蔽中断，并结束低功耗模式，切换到活动模式）4.从中断向量表取中断向量至PC5.转去执行中断服务程序同样的，中断程序执行完毕，执行到RETI返回指令时：1.出栈恢复SR和PC的值2.因为回复了SR的值，使MSP430回到原来的低功耗模式！如果希望改变MSP430返回的低功耗模式时，需要在中断响应程序中修改堆栈中的SR控制位的值，使MSP430进入活动模式或其它低功耗模式进入低功耗模式：汇编语言：BIS.W #LPMn,SRC语言：_BIS_SR(LPMn_bits); 或者LPMn。
MSP430低功耗运行模式原理分析及应用
MSP430低功耗运行模式原理分析及应用MSP430系列是一款具有精简指令集的16位超低功耗混合型单片机。
它包含冯诺依曼结构寻址方式（MAB）和数据存储方式（MDB）的灵活时钟系统，由于含有一个标准的地址映射和数字模拟外围接口的CPU，MSP430为混合信号应用需求提供了解决方案。
1、MSP430优点与熟知的采用复杂指令集的8位51系列单片机相比，16位精简指令集的MSP430系列单片机的功能更强，运行速度更快。
（1）灵活的时钟系统时钟系统是为电池供电的应用而特别设计的。
一个低频率时钟直接由32kHz的晶振驱动（ACLK）。
整合的高速数控振荡器（DCO）作为用于CPU和高速外围设备的主时钟源。
DOC的建立保持时间小于6s。
基于MSP430的高性能16位RISC处理器设计可以在很短的距离实现高效率的数据传输。
（2）嵌入仿真MSP430设备本身具有专用仿真逻辑电路，通过JTAG口可以进行嵌入式仿真，不需要附加任何外围电路，优点如下：支持全速执行、在线调试、设立断点和单步跟踪;在线调试设计与最终应用具有相同的特性;保护混合信号的完整性，并且不受线路干扰。
（3）地址空间MSP430冯诺依曼体系结构可以与特殊功能寄存器（SFRs）共享一个地址空间。
代码段存于偶地址，数据段访问单位为字节或字，可扩展寻址空间到64KB。
2、MSP430低功耗运行模式原理TI的MSP430是一个特别强调低功耗的单片机系列，尤其适用于采用电池供电的长时间工作的场合。
2.1、运行模式MSP430系列为超低功耗应用软件设计，其工作模式状态如图1所示，基本时钟系统操作模式如表1所列。
运行模式要考虑到三个不同的需求：低功耗;速度和数据的吞吐量;单个外围设备电流消耗的最小限度。
MSP430典型电流消耗如图2所示。
在状态寄存器中，用CPUOff、OSCOff、SCG0和SCG1位配置低功耗方式0～4。
含以上方式控制位的优点是在中断服务程序中，当前工作状态可以保存在堆栈之上。
基于MSP430单片机的超低功耗温度采集系统设计
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２ １年 １ ０１ ｏ月 第１ ｏ期
电 子
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试
Ｏｃ ． ｔ２ｏ１ １
Ｎｏ． Ｄ １
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基于ＭＳ ４ ０ Ｐ ３ 单片机 的超低 功耗温度采 集系统设 计
周丽 ，裴东兴 （ 中北大学 仪器科学与动态测试教 育部重点实验室 ，山西 太原 ００５ ） ３０ １
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MSP430的低功耗设计
MSP430低功耗设计经常有人询问，MSP430的低功耗是如何实现的，该如何设计，功耗能做到多少?其实这些问题都不是简单能够回答的，一个系统的的低功耗设计，不仅仅是依靠MCU就能实现的，当然MCU 是非常重要的部分。
下面我就针对MCU的低功耗设计谈谈我的一些心得。
一般来讲MCU的功耗取决于三个方面，低功耗控制，低功耗工作模式选择，低功耗软件设计，本文将针对这三个方面进行阐述。
一、MSP430的低功耗控制1.1低功耗的基本原则针对MCU而言，有几个基本的原则，●工作频率越低，MCU的功耗越小我们在看数据手册的时候，经常会看到一个参数就是每MHZ消耗的功耗。
例如:100uA/1MHz,m 1.8v。
通常情况MCU会有三个参数，分别是运行模式功耗，空闲模式功耗和掉电模式功耗。
从参数可以看出，MCU的功耗直接和你使用的工作频率有关，在进行低功耗设计的时候一定要选择合适的工作频率。
●工作电压越低，MCU的功耗越小从上个例子也可以看出，MCU的功耗直接和工作电压相关。
厂家一般给出的都是MCU的最低工作电压，事实上很多产品由于外设原因，电源原因，都不是工作在MCU的最低工作电压上的，数据手册上的参数仅供对比参考，不能作为绝对值进行计算。
●工作的外设越少，MCU的功耗越小这个条比较好理解。
MCU的外设使用越多，功耗就越大。
另外，还有一个比较重要的原则，就是在FLASH中运行比在RAM中运行消耗更多的功耗。
所以如果MCU的RAM够大，可以把最常用的主循环和处理函数放在RAM中运行，这样可以节约大于30%的功耗。
注1：STM没有提供测试电压的参数，这个指标就无实际意义。
从上表可以看出，各个厂家提供的参数都不是在同样的环境测得的，各位同学在使用时要进行甄别，不要只盯着数字看。
1.3MSP430的低功耗设计针对如上的三条，MSP430都做了比较好的低功耗设计。
有的同学只是简单的对比数据手册上的技术参数来判定一个MCU的功耗情况，其实并不是很了解MCU的系统是如何实现低功耗的设计的。
基于MSP430的分界负荷开关低功耗控制系统设计
基 金项 目：上 海市 教委 重 点学科 建 设项 目资助 ，项 目编
号 ：Ｊ １ ０ ５３３
作者 简介 ：章 广’ （ ９ ３ ） 清 １ ７ 一 ，男 ，硕 士 ，助教 ，研 究方
向： 电力系统 运行 、继 电保护 方 向。
２ ６
船 电技 术 ｌ 应用研究
为 了 改 进 上 述 缺 点 ，使 分 界 开 关 真 正 达 到 免 维 护 ，本 论 文 设 计 出 低 功 耗 ， 由大 容 量 电池 供 电 的 分 界 负 荷 开 关 ， 其 示 意 图如 图２ 示 。 所
供 电部 门带来 极大 方便 ，具有 广 阔的应 用 前景 。用 户对 供 电的可靠 性 要求 越来 越 高 ，促使供 电部 门不断 采 用 新技 术 、新 方法 ，保 障 配 电网 的可靠 供 电。在主 干 网与 用户 分支 处 安装 用户 分 界开 关是提 高 供 电可靠 性
的 良好 解 决方 案 。在现 有 的分 界开 关基 础 上 ，设计 免 维护 、低 功耗 的 分界 负荷 开 关将 给供 电部 门带来极 大
遇 到 刮 风 下 雨 等 恶 劣 的天 气 ，接 地 和 短 路 故 障频
发 ，严 重 影 响 了 电 网 的安 全 可 靠 供 电 。城 网用 户
的用 户 分 界 开 关 一 方 面大 幅 减 少 由于 用 户 线 路 故
障造 成 其 它 线 路 的 连 带 故 障 ， 同时 大 大 缩 短 了故
缺 陷 包 括 ： 方 面 电源 提 起 困 难 ，中 间 环 节 多 ， 一
收 稿 日期 ：２ １ —３０ ０ １０ —２
电源 维 护 工 作 量 大 ， 一 旦 电 源 供 给 出 现 故 障 ， 将 给 用 户 支 路 的 供 电 带 来 极 大 的 影 响 。另 一 方 面 ，所 配 置 的 蓄 电 池 长 期 处 于 充 电 而 不 放 电 状 态 ，影 响 蓄 电池 寿 命 。传 统 的 分 界 开 关 示 意 图
MSP430低功耗模式
5种低功耗模式分别为LPM0~LPM4(LOW POWER MODE)，CPU的活动状态称为AM(ACTVE MODE)模式。
其中AM耗电最大，LPM4耗电最省，仅为0.1uA。
另外工作电压对功耗的影响：电压越低功耗也越低。
系统PUC复位后，MSP430进入AM状态。
在AM状态，程序可以选择进入任何一种低功耗模式，然后在适当的条件下，由外围模块的中断使CPU退出低功耗模式，返回AM模式，再由AM模式选择进入相应的低功耗模式，如此类推。
工作模式的选择由状态寄存器SR中的SCG1、SCG0、OSCOFF、CPUOFF 位控制。
由于在CPU的头文件中对CPU内的各寄存器和模块的各种工作模式都作了详尽的定义，所以编程时尽可能的利用就是了。
如：要进入低功耗模式0，可在程序中直接写：LPM0; 。
进入低功耗模式4，可以写：LMP4;就可以了。
退出低功耗模式如下：LPM0_EXIT; //退出低功耗模式0LPM4_EXIT; //退出低功耗模式4MSP430的电压已经降到了3.3v，虽然不是最低的（arm的部分芯片内核工作电压降到了1.8v），但是这已经是比较低的了；MSP430比较出彩的地方一个是把一颗芯片分成了N个不同的模块部分，不用的部分功能模块可以关闭掉，电流近似为零；另一个出彩的地方是，可以有三个时钟源，并产生更多的内部可用工作频率，让内部各个模块工作在不同的频率，不用的时钟还可以关掉（具体参看上一节MSP430之系统时钟篇）。
后两种方法主要是通过软件的方式进行设置的，具体来讲，MSP430可以有6种不同的工作模式：设置其工作模式主要是设置寄存器SR的SCG0、SCG1、OscOff、CPUOff 位。
SCG0=1且DCOCLK没有用于MCLK和SMCLK时，直流发生器禁止；SCG1=1时，SMCLK禁止； CPUOff=1时，MCLK被禁止；只有CPUOff=1时，OscOff才可以=1，此时晶振被禁止。
MSP430低功耗运行模式原理及应用
MSP430低功耗运行模式原理及应用MSP430系列单片机因为其良好的低功耗表现和强大的数据处理能力，在许多领域具有广泛的应用，文章通过分析其低功耗模式的原理，介绍了MSP430及其衍生型号在相关领域的应用，对研究MSP430的低功耗模式及其实际应用具有一定的指导意义。
标签：MSP430；低功耗模式；应用MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）公司推出的集多种先进技术于一体的新一代单片机，该机最突出的特点是其低功耗模式，同时由于其具有强大的运算能力和仿真调试能力以及丰富的内外设，所以在全世界范围内获得了空前的成功[1]，尤其在对功耗要求比较高的领域，得到了广泛的应用。
文章通过研究其低功耗的原理，介绍了MSP430系列单片机在相关领域的具体应用。
1 MSP430的低功耗运行模式研究MSP430系列单片机的内部结构框图如图1所示，MSP430系列单片机之所以能够有超低的功耗表现，主要有以下几个原因：1.1 工作电压低，低功耗模式多MSP430系列单片机的CPU的标准工作电压范围为1.8V-3.6，最低能在1.8V 的电压下工作，芯片最低的工作电流只有0.1μA，所以从基础结构的设计上就能保证低功耗的良好表现。
MSP430有1种活动模式（AM）和5种低功耗工作模式（LPM0、LPM1、LPM2、LPM3、LPM4），由于该型单片机主要用在工作时间短、休眠时间长的环境，所以多种低功耗模式的设计，可以使MSP430能够经常处于最经济的状态，有效降低了功耗。
1.2 中断响应速度快MSP430处于低功耗状态时，如果中断事件发生，MSP430可以在6μs内唤醒CPU进入工作状态，当事件处理完毕后，MSP430再次进入低功耗状态，由于其CPU强大的处理能力，一般能够很快地完成处理任务，所以MSP430大部分时间能够处于低功耗状态，这是MSP430非常省电的另一个重要原因。
1.3 灵活的时钟系统MSP430系列单片机中的两种不同的时钟系统（基本时钟系统和锁频环（FLL和FLL+）时钟系统或DCO数字振荡器时钟系统）可以根据实际需求产生三种不同频率的时钟信号，具体有：低频的辅助时钟（A-CLK），主要用于低频处理的场合，也可作为外设的信号源或时钟；高频的主系统时钟（MCLK），用于工作模式，也可作为高速外设的时钟；高频的子系统时钟（SMCLK），作为外设需要的备份。
MSP430系列超低功耗单片机原理与系统设计(图文 (4)
第4章 MSP430系列单片机的指令系统与程序设计
3. 条件和无条件转移指令(内核指令) 该类指令包括2个主域，共16位代码。
第4章 MSP430系列单片机的指令系统与程序设计
2. 单操作数指令(内核指令) 单操作数指令是由2个主域组成的，共16位代码。
15 14 13 12 11 10 0 0 0 1 ××
操作码域
98 ××
7
6
× B/W
5 4 3 2 10
Ad
目的源寄存器
目的域
操作码域，9 位且高 4 位 MSB 为“0001”。
15 14 13 12 11 10 9
操作码
源寄存器
操作码域
876 Ad B/W
54 As
3210 目的寄存器
第4章 MSP430系列单片机的指令系统与程序设计
操作码域，4位[操作码]。 源域，6位[源寄存器+As]。 字节操作识别符，1位[B/W]。 目的域，5位[目的寄存器+Ad]。
源域由 2 个寻址位和 4 位寄存器数(R0～R15)组成；目 的域由 1 个寻址位和 4 位寄存器数(R0～R15)组成。B/W 表 明指令是以一个字节( B/W =1)还是一个字( B/W =0)的形 式执行；As 表示寻址模式的寻址位，用于源操作数；Ad 表示寻址模式的寻址位，用于目的操作数。
转移类指令不影响状态位，当发生转移时，可通过偏移 量改变PC值，公式为
4.1 MSP430指令系统概述
MSP430低功耗运行模式原理分析及应用
MSP430 低功耗运行模式原理分析及应用
MSP430 系列是一款具有精简指令集的16 位超低功耗混合型单片机。
它包含冯诺依曼结构寻址方式（MAB）和数据存储方式（MDB）的灵活时钟系统，由于含有一个标准的地址映射和数字模拟外围接口的CPU，MSP430 为混合信号应用需求提供了解决方案。
1、MSP430 优点
与熟知的采用复杂指令集的8 位51 系列单片机相比，16 位精简指令集的MSP430 系列单片机的功能更强，运行速度更快。
（1）灵活的时钟系统
时钟系统是为电池供电的应用而特别设计的。
一个低频率时钟直接由
32kHz 的晶振驱动（ACLK）。
整合的高速数控振荡器（DCO）作为用于CPU 和高速外围设备的主时钟源。
DOC 的建立保持时间小于6μs。
基于
MSP430 的高性能16 位RISC 处理器设计可以在很短的距离实现高效率的数据传输。
基于MSP430低功耗自动抄表系统的设计
基于MSP430低功耗自动抄表系统的设计随着仪器仪表技术的迅猛发展,它们的体积越来越小,可便携的能力也越来越强。
而且对功耗的要求越来越高,因为功耗越低,产品的成本越低,那么产品的市场也越大。
但是现在市场上大部分都是IC卡式的仪表,不便于公司(煤气公司)管理。
本文阐述的就是一种无线传感器网络中的,基于,MSP430的低功耗自动抄表系统煤气表的设计。
它取代了以往古老的IC卡式煤气表,更加便于公司对用户进行管理。
本文主要介绍了基于msp430的低功耗煤气表的设计。
解决了准确计量煤气表流量、电源电压欠压报警和实时上传数据等问题。
提出了优秀的电源管理、实时时钟、抗强磁干扰和掉电保护的实现方案。
本系统在实际测试使用中稳定可靠,达到了预期的效果。
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基于MSP430的极低功耗系统设计文章作者：董文军汪仁煌文章类型：设计应用文章加入时间：2003年9月9日0:50摘要：MSP430是TI公司出品的一款强大的16位单片机，其显著特点是具有极低的功耗。
本文对构造以MSP430为基础极低功耗系统作为有益的探讨，对于设计各种便携式设备都具有较高的参考价值。
关键词：极低功耗系统 MSP430 低功耗管理1 影响系统功耗的主要因素对于一个数字系统而言，其功耗大致满足以下公式：P=CV2f，其中C为系统的负载电容，V为电源电压，f为系统工作频率。
由此可见，功耗与电源电压的平方成正比，因此电源电压对系统的功耗影响最大，其次是工作频率，再就是负载电容。
负载电容对设计人员而言，一般是不可控的，因此设计一个低功耗系统，应该考虑到不影响系统性能前提下，尽可能地降低电源的电压和使用低频率的时钟。
下面对TI公司新出MSP430来具体探讨这个问题。
2 基于MSP430极低功耗系统的设计MSP430具有工业级16位RISC，其I/O和CPU可以运行在不的时钟下。
CPU功耗可以通过开关状态寄存器的控制位来控制：正常运行时电流160μA,备用时为0.1μA，功耗低，为设计低功耗系统提供了有利的条件。
图1是我们设计的以MSP430为CPU的“精密温度测试仪”（下面简称测试仪）。
该产品使用电池供电，体积小巧，携带方便。
（1）电源电压在使用时应该尽可能地选择最低的电源电压。
对于MSP430而言，可用的最低电压是很低的，最低可达1.8V。
我们使用TI公司推荐使用的3V。
通常的电源只提供5V电压，因此，需要将5V电压由一个3V的稳压管降压后给CPU供电，也可以直接锂电池供电。
3V不是标准的TTL电平，因此，在使用时需要用接口电路使CPU的非TTL标准电平能与TTL标准电平的器件连接。
这些接口电路应该也是低功耗的，否则会造成一方面使用低电压降低了功耗，另一个方面使用额外的接口电路又增加了系统的功耗。
或者直接使用支持3V电压的外围芯片。
图1（2）时钟频率从低功耗的角度看，需要较低的频率，但是在实时应用中为了快速响应外部事件又需要有比较快的系统时钟。
这就需要系统具有两个高低不同的频率，在需要的时候可以在两个频率之间进行切换。
为了保证切换迅速/时间延迟少，又要求低Q值振荡器，同时切换时往往造成时钟频率的不稳定，这对于要求频率稳定的系统，如实时时钟RTC而言又是不适合的。
设计一个完全达到以上要求的时钟系统是很困难的，MSP430采用了一种折衷办法，即在CPU外使用一个较低的频率为32 768Hz的钟表晶体振荡器生成辅助时钟ACLK，能够保证一些低频率应用场合的要求，对于一些低频工作的外设而言可以直接作为信号源或时钟，而无需增加额外的分频电路；同时，在CPU内部使用结合数字控制振荡器DCO的FLL技术，将ACLK倍频升高，作为系统的主时钟MCLK。
它使得指令能够在较低晶振下获得高时钟时的运行速度，能够满足高速实时的要求。
低、高频之间的切换只需6μs。
对于149型号的芯片而言，更具有第三个频率SMCLK可供外设使用，它可外接二个晶振，当设置DCOR=0时SMCLK使用DCOCLK，当DCOR=1时SMCLK使用第二个外晶振X2。
X2的频率一般比X1要高，这样便又可以满足高速外设的要求。
（3）低功耗软件控制MSP430的工作模式通过模块的智能化运行管理和CPU的状态组合以先进的方式支持超低功耗的各种要求。
CPU内状态寄存器SR中的SCG1、SCG2、OscOff与功耗有关．可由软件组合成６种工作模式．①活动模式——ＡＭ正常的工作模式，这时ＣＰＵ消耗的电能最大．②低功耗模式０——ＬＰＭ０ＣＰＵＯff置位，ＣＰＵ停止活动，但外围模块继续工作，ＡＣＬＫ和ＭＣＬＫ信号保持活动，ＭＣＬＫ的锁频坏控制正常工作．有关控制位设置为：ＳＣＧ１＝０，ＳＣＧ０＝０，ＳCG0=0,OscOff=0,CPUOff=1。
③低功耗模式１——ＬＰＭ１ＣＰＵＯff置位，ＣＰＵ停止活动，但外围模块继续工作，ＭＣＬＫ的锁频环控制停止工作，ＡＣＬＫ与ＭＣＬＫ保持活动，有关控制位设置为：ＳＣＧ１＝０，ＳＣＧ０＝１，ＯscOff=0,CPUOff=1。
④低功耗模式２——LPM2ＣＰＵＯff置位，ＣＰＵ停止活动，但外围模块继续工作，ＭＣＬＫ的锁频环控制停止，ＡＣＬＫ活动，ＭＣＬＫ停止，有关控制位设置为：ＳＣＧ１＝１，ＳＣＧ０＝０，ＯscOff=0,CPUOff=1。
⑤低功耗模式３——ＬＭＰ３ＣＰＵＯff置位，ＣＰＵ停止活动，但外围模块继续工作，ＭＣＬＫ的锁频环控制和ＭＣＬＫ停止工作，ＤＣＯ的ＤＣ发生器关闭，但ＡＣＬＫ信号仍保持活动，有关控制位设置为：ＳＣＧ１＝１，ＳＣＧ０＝１，ＯscOff=0,ＣＰＵＯff=1。
⑥低功耗模式４——ＬＰＭ４ＣＰＵＯff置位，ＣＰＵ停止活动，但外围模块继续工作，ＭＣＬＫ的锁频环控制和ＭＣＬＫ停止工作，晶振停止，有关控制位设置为：ＳＣＧ１＝Ｘ，ＳＣＧ０＝Ｘ，ＯscOff=１，ＣＰＵＯff=1。
不同工作模式对应的典型电源消耗如图２所示。
这些模式可以完成对晶振的关闭，ＦＬＬ关闭，还能实现对外设功耗的控制，从而进一步降低系统的功耗。
为了充分利用ＣＰＵ的低功耗功能，可以让ＣＰＵ工作于突发状态。
在通常情况下，根据需要使用软件将ＣＰＵ设定到某一种低功耗工作模式下，在需要时使用中断将ＣＰＵ从休眠状态中唤醒，完成工作之后又进入休眠状态。
ＭＳＰ４３０的可编程中断结构可以组成灵活的片上和外部中断体系，以适应实时中断驱动系统的需要。
中断可由处理机的运行状态来启动，如看门狗溢出、外部模块发生的事件等。
每个中断源泉可以用中断允许位单独关闭，而状态寄存器中的通用中断允许位ＧＩＥ可以禁止全部中断。
当中断请求发生并且相应的中断允许位和通用中断允许位（ＧＩＥ）置位时，中断服务程序按下顺序激活：如果ＣＰＵ处于活动状态则完成当前执行指令。
如果处于省电状态，则终止低功耗模式→将指向下一条指令的ＰＣ值压堆栈→将ＳＲ压入堆栈→如果在执行上条指令时已有多个中断请求发生，则选择最高优先级者→在单一中断源标志中的中断请求标志位自动复位，多中断源标志仍保持置位以等待软件服务→通用中断允许位ＧＩＥ复位，ＣＰＵＯff位／ＯscOff位和ＳＣＧ１位复位，ＳＣＧ０不改变，ＦＬＬ环路控制保持原有工作状态，状态位ＶＮＺ和Ｃ复位→将相应的中断向量值装入ＰＣ，程序从该地址继续执行中断处理，中断响应从接受中断请求开始到执行相应的中断服务程序的首条指令，持续６个周期，中断处理结束的最后指令为ＲＥＴＩ→将ＳＲ从堆栈中弹出，被中断的程序回到与中断前完全相同的状态→将ＰＣ机堆栈中弹出。
因此它的中断系统也配合极低功耗的要求，一个中断事件可将系统从各种工作模式中唤醒，而ＲＥＴＩ指令又使运行返回到事件发生前的工作模式，不需额外的指令。
测试仪的主要工作就是测量并显示温度。
系统启动后首先进入低功耗的休眠模式，因为温度的测试可以间隔一段时间测量一次，设定一个触发周期，当周期的触发脉冲到来时，ＣＰＵ退出休眠，测量温度并显示，检测完之后又自动回到休眠状态。
（４）外设MSP430系列微控制器的运行主要受控于存储在特殊寄存器（SFR）中的信息，不同SFR中的位可以根据需要允许中断或用来定义外围模块的工作模式，能够作到部分或全部禁止外围模块的功能，被禁止的外围模块将停止它的功能以减少电源消耗。
例如，Basic Timer1可以根据需要对输入时钟源选择MCLK、ACLK或ACLK/256之一，同时控制位包含HOLD，当HOLD=1时，可以禁止模块的所有功能，并把功耗降低到最低只有漏电流。
串口是系统与外围联系的重要手段，可以利用MSP430对帧的敏感作为启动条件。
通常情况下都应该从低功耗模式中被启动，这就需要用到UART的中断接收方式，有关代码如下：IFG2 .EQU 3 ；URXIFG和UTXIFG标志地址UTCTL .EQU 71h ；USART控制寄存器UTXIFG .EQU 0URXSE .EQU 8……URX_INT BIT.B #URXIFG，&IFG2 ；检查URXIFG信号以确定帧开始JNE ST_COND……ST_COND BIC.B #URXSE，&UTCTL；清除URXS触发器信号，消除中断请求BIS.B #URXSE，&UTCTL；准备用URXS触发器检查下一帧开始条件当有多台机进行通信时，还应该充分利用线路空闲多处理机模式。
使用此模式可以使处于多机通信的CPU在接收数据之前首先判断地址，如果地址与自己软件中设定的一款，则CPU被激活接收下面的数据；如果不一致，则保持休眠状态。
这样可以最大限度地降低UART所消耗的功率。
低功耗系统必须采用LCD，MSP430有些型号中已经为我们集成了LCD驱动器，在使用时只有需要显示时才打开LCD模块，休眠状态下控制LCD的控制方式与模式寄存器中的LCDM0=0，可以关闭LCD。
LCDM1=1，高电压驱动；LCDM1=0，LCDM1=1，驱动低电压。
尽可能选择低电压驱动。
通过以上处理，LCD的功耗可以达到最少。
MSP430的A/D也具有微功耗的模式。
当转换结束时（EOC），中断标志会自动设置进入中断例程，通知处理机一次转换已经完成。
这时CPU关闭A/D时钟，A/D通道停止工作，直到下一次SOC位置位才开启，因此，模/数的开启是可以由CPU通过控制ACTL寄存器主动进行的。
“测试仪”需要测量传感器送来的电压，使用A/D进行模/数转换，可以通过键盘输入或周期性触发脉冲选择开启A/D转换，完成后又自动关闭，以节省电流消耗。
此外在设计外设时还有一些常规原则：将不用的FETI输入端连接到VSS；JTAG端口TMS、TCK和TDI 不要连接到VSS；CMOS输入端不能有浮空的节点，将所有输入端接适当的电平；不论对于内核还是对于各外围模块，选择尽可能低的运行频率，如果不影响功能应设计自动关机。
3 总结综上所述，MSP430以其卓越的性能和极低功耗的特点，使我们有很大的余地可以设计出高性能的微功耗系统。
实践证明：使用MSP430为核心构成的便携式系统，其电池的使用寿命可以比基于一般CPU的系统延长3～5倍。
可以预见，在不久的将来基于MSP430的微功耗便携式系统将越来越多，这也正是我们讨论的意义所在。