MSP430单片机硬件结构及原理讲解

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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
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MSP430X13X系列
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MSP430X14X系列
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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。
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。
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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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
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MSP430F15X/F16(1)X 系列
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MSP430F15X/F16(1)X 系列
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MSP430X41X系列
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MSP430F43X系列
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MSP430F44X系列
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3.3 MSP430单片机的中央处理器
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MSP430CPU的主要特征



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RISC指令集，27条内核指令和7种寻址模式 寄存器资源丰富 寄存器操作为单周期 16位地址总线 常数发生器 直接的存储器到存储器访问 位、字和字节操作方式
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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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3.1 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。
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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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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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OscOff-Oscillator Off;SCG0-System Clock Generator;V-Overflow bit
(4) 常数发生器CG1和CG2
寄存器 As 常数 说明
R2
R2 R2
00
01 10
--------（0） 00004H
寄存器模式
绝对寻址模式 +4位处理
R2
R3 R3