MSP430单片机原理解读
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。
MSP430单片机的原理与应用
MSP430单片机的原理与应用1. 简介MSP430单片机是德州仪器公司（Texas Instruments）推出的一款低功耗、高性能的16位单片机，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中。
本文将介绍MSP430单片机的基本原理和常见应用场景。
2. 基本原理MSP430单片机采用哈佛结构的架构，拥有16位的CPU，8到256KB的闪存和0.5到16KB的RAM。
其低功耗特点使得它在电池供电的嵌入式设备中得到广泛应用。
MSP430单片机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤： - 程序存储器中的指令被取出并送入指令译码器。
- 指令译码器将指令解码，并执行相应的操作。
- 执行的结果被存储器读写单元读取或写入。
- 控制单元协调整个系统的操作，包括时钟、中断、输入输出等。
3. 应用场景3.1 智能家居MSP430单片机在智能家居领域中具有广泛的应用。
通过连接传感器、执行器和通信模块，MSP430单片机可以实现对温度、湿度、光照等环境参数的监控与控制。
并且，MSP430单片机能够通过无线通信和云平台实现智能家居设备的远程控制和监测。
3.2 工业自动化在工业自动化领域，MSP430单片机能够通过连接传感器和执行器实现对生产过程的监测和控制。
它能够实时采集温度、压力、流量等参数，并根据设定的逻辑进行自动控制。
同时，MSP430单片机的低功耗特性使得它适合在工业现场长时间运行。
3.3 物联网设备随着物联网的快速发展，MSP430单片机在物联网设备中的应用越来越广泛。
它可以用于连接各种传感器、执行器和通信模块，实现对环境、设备等的监测和控制。
而且，MSP430单片机的低功耗特性使得它非常适合在物联网设备中使用，能够延长电池寿命。
3.4 医疗设备在医疗设备领域，MSP430单片机能够实现对患者的生理参数的监测和控制。
它可以连接各种传感器，如心电传感器、体温传感器等，实时采集患者的生理数据，并可以根据需要进行报警和控制操作。
第一章MSP430单片机概述
第一章MSP430单片机概述MSP430是一种低功耗、高性能的单片机，由德州仪器（Texas Instruments，TI）公司开发。
它采用了超低功耗的电源管理技术，使其在电池供电下能够持续运行数年之久。
MSP430单片机适用于许多应用领域，包括消费电子、医疗设备、工业自动化、智能家居和传感器网络等。
MSP430单片机的核心是RISC架构的16位处理器，具有较小的指令集，运行速度快，并且能够以较低的能耗完成各种任务。
它采用了哈佛结构，具有16位的定长指令格式，有着高效的编码能力。
此外，它还具有多种中断机制，可以快速响应外部事件或实现多任务操作。
MSP430单片机提供了多个不同的系列，以适应不同应用场景的需求。
不同系列的MSP430单片机在处理器速度、内存容量和外设接口等方面有所差异。
其中，MSP430F系列适用于通用应用，而MSP430G系列适用于低成本和功耗敏感的应用。
此外，MSP430FR系列还具有非易失性存储器，可以在掉电情况下保留数据。
MSP430单片机具有丰富的外设接口，包括通用IO口、模拟输入输出、时钟控制器、串口通信、定时器和比较器等。
这些外设接口使得MSP430单片机能够灵活地与其他设备进行通信，并实现多种功能。
MSP430单片机在低功耗方面具有很大优势。
它采用了多种省电技术，包括多级电源管理、动态电压调节和片上电源管理单元等。
这些技术使得MSP430单片机在待机和运行模式下的功耗都非常低，能够更好地满足移动设备和电池供电设备的需求。
总的来说，MSP430单片机是一种低功耗、高性能的单片机，具有丰富的外设接口和完善的开发工具链。
它适用于多种应用领域，可以满足不同需求的设计要求。
随着物联网的快速发展，MSP430单片机的市场前景十分广阔，并且将继续发挥重要作用。
MSP430单片机原理与应用
TI公司已拥有超过400种的MSP430单片机的芯片。这些芯片在很多领域取得了广泛的应用。
读者对MSP430单片机具有了初步的了解和认识，从而为以后章节的学习打下良好的基础。
MSP430单片机原理与应用
第2章 MSP430单片机软件工程开发基础
MSP430单片机的CPU属于RISC（精简指令集）处理器，RISC处理器基本上是为高级语 言所设计的，因为精简指令系统很大程度上降低了编译器的设计难度，有利于产生高效紧 凑的代码。初学者完全可以在不深入了解汇编指令系统的情况下，直接开始C语言的学习。 本章介绍MSP430单片机软件工程的开发基础，主要讲解MSP430单片机C语言编程基础、 MSP430单片机的软件编程方法及软件集成开发环境的基本操作。通过本章的讲解，旨在 使读者对MSP430单片机的编程思想有一定的了解。
2.1
2.2 2.3
MSP430单片机C语言基础
MSP430单片机软件工程基础
MSP430单片机软件开发集成环境CCSv5
2.1 MSP430单片机C语言基础
2.1.1 标识符和关键字
1．标识符 标识符用来标识程序中某个对象的名字，这些对象可以是语句、数据类型、函数、变 量、常量、数组等。标识符的第一个字符必须是字母或下划线，随后的字符必须是字母、 数字或下划线。例如，count_data、text2是正确形式，而2count是错误形式。 C语言对大小写字符敏感，所以在编写程序时要注意大小写字符的区别。例如，对于 sec和SEC这两个标识符来说，C语言会认为它们是两个完全不同的标识符。
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。
MSP430系列十六位超低功耗单片机教学实验系统实验教程
在这里．需要对低功耗问题作一些说明。 首先，对一个处理器而言，活动模式时的功耗必须与其性能一起来考察、衡量，忽略性能来看功耗是 片面的。在计算机体系结构中，是用 W／MIPS(瓦特／百万指令每秒)来衡量处理器的功耗与性能关系的， 这种标称方法是合理的。MSP430 系列单片机在活动模式时耗电 250uA／MIPS，这个指标是很高的(传统 的 Mcs51 单片机约为 10～20mA／MIPS)。 其次，作为一个应用系统，功耗是整个系统的功耗，而不 仅仅是处理器的功耗。比如，在一个有多个输入信号的应用系统中，处理器输入端口的漏电流对系统的耗 电影响就较大了。MSP430 单片机输入端口的漏电流最大为 50nA，远低于其他系列单片机(一般为 l~10uA)。 另外，处理器的功耗还要看它内部功能模块是否可以关闭．以及模块活动情况下的耗电．比如低电压 监测电路的耗电等。还要注意，有些单片机的某些参数指标中．虽然典型值可能很小，但最大值和典型值 相差数十倍，而设计时要考虑到最坏情况，就应该关心参数标称的最大值，而不是典型值。总体而言， MSP430 系列单片机堪称目前世界上功耗最低的单片机，其应用系统可以做到用一枚电池使用 10 年。
MSP430 系列单片机有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：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。由时钟系统产生 CPU 和各功能模块所需的时钟，并且这 些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时使用的功能模块不 同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明显的差异。在系统中共有种活动模式(AM)和 5 种低功耗模式 (LPM0~LPM4）。
教学课件 MSP430超低功耗单片机原理与应用(第3版)
单片机的应用
• 工业控制 • 智能化的仪器仪表 • 日常生活中的电器产品 • 计算机网络与通信方面 • 计算机外部设备
1.2 MSP430系列单片机
MSP430单片机主要系列
MSP430单片机主要系列
MSP430系列单片机的特点
• 超低功耗架构与高度灵活的时钟系统可显著延长 电池使用寿命：0.1µA RAM保持模式；<1µA RTC 模式； <100µA/MHz。
• 集成型智能外设：众多的高性能模拟与数字外设 可大幅减轻CPU的工作量。
• 简单易用的16位RISC CPU架构，可实现具有业界 领先代码密度的新型应用。
• 完整的产品开发环境。 • 增强型程序库有益于多种应用。
– 所有存储器，包括RAM,Flash/ROM, 信息内存，特
殊功能寄存器(SFRs), 和外设寄存器。 Memory Address
Description
Access
End: Start:
0FFFFh 0FFE0h
Interrupt Vector Table
Word/Byte
End:
0FFDFh
Start *:
单片机的分类：
1) 通用型：把可开发的资源全部提供给使 用者。MSP430系列即为通用型单片机
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
MSP430单片机硬件结构及原理讲解
3.3 MSP430单片机的中央处理器
15
16
MSP430CPU的主要特征
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
17
MSP430 CPU的寄存器
简写 功能
R0
程序计数器PC，指示下一条将要执行的指令地址。
20
（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.
可屏蔽
0FFF6H
11
看门狗定时器
WDTIFG
可屏蔽
0FFF4H
10
串口0接收
URXIFG0
可屏蔽
0FFF2H
9
串口0发送
UTXIFG0
可屏蔽
0FFF0H
8
ADC
ADCIFG
可屏蔽
0FFEEH
7
定时器A
CCIFG0
可屏蔽
0FFECH
6
定时器A
CCIFG1~2 ， 可屏蔽
0FFEAH
5
TAIFG
P1
P1IFG.0~7
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。
4
MSP430x14x主要包括以下功能部件：
1. CPU 2. 存储器： 3. 外围模块：主要包括：时钟模块、
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经典例程讲解
这只是我在学习TI公司生产的16位超的功耗单片机MSP430的随笔，希望能对其他朋友有所借鉴，不对之处还请多指教。
下面，开始430之旅。
讲解430的书现在也有很多了，不过大多数都是详细说明底层硬件结构的，看了不免有些空洞和枯燥，我认为了解一个MCU的操作首先要对其基础特性有所了解，然后再仔细研究各模块的功能。
1、首先你要知道msp430的存储器结构。
典型微处理器的结构有两种：冯 ? 诺依曼结构----程序存储器和数据存储器统一编码；哈佛结构----程序存储器和数据存储器。
MSP430系列单片机属于前者，而常用的mcs51系列属于后者。
0－0xf特殊功能寄存器；0x10－0x1ff外围模块寄存器；0x200－？根据不同型号地址从低向高扩展；0x1000－0x107f seg_b0x1080_0x10ff seg_a 供flash信息存储，剩下的从0xffff 开始向下扩展，根据不同容量，例如149为60KB，0xffff－0x11002、复位信号是MCU工作的起点，430的复位型号有两种：上电复位信号POR和上电清楚信号PUC。
POR信号只在上电和RST/NMI复位管脚被设置为复位功能，且低电平时系统复位。
而PUC信号是POR信号产生，以及其他如看门狗定时溢出、安全键值出现错误是产生。
但是，无论那种信号触发的复位，都会使MSP430在地址0xffff处读取复位中断向量，然后程序从中断向量所指的地址开始执行。
复位后的状态不写了，详见参考书，嘿嘿。
3、系统时钟是一个程序运行的指挥官，时序和中断也是整个程序的核心和中轴线。
430最多有三个振荡器：DCO内部振荡器；LFXT1外接低频振荡器，常见的32768HZ，不用外接负载电容；也可接高频450KHZ－8M，需接负载电容；XT2接高频450KHZ－8M，加外接电容。
430有三种时钟信号：MCLK系统主时钟，可分频1/2/4/8，供CPU使用，其他外围模块在有选择情况下也可使用；SMCLK系统子时钟，供外围模块使用，可选则不同振荡器产生的时钟信号；ACLK辅助时钟，只能由LFXT1产生，供外围模块。
MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用
振荡器控制逻辑
LFXT1
振荡器控制 逻辑
XT2振荡器控
制逻辑
DCO振荡器
控制逻辑
MSP430-2002~2004 -
30
DCO频率的调节 频率的调节
MSP430-2002~2004 -
8
第一章习题
微处理器的发展方向是什么？ 单片机的概念是什么？ 单片机和我们通常所用的微型计算机有什么区别和联系？ 单片机常见的领用领域有哪些？ 如何理解MSP430系列单片机的“单片”解决能力？ MSP430系列单片机最显著特性是什么？ 如何理解MSP430系列单片机的低功耗特性？ 为什么MSP430系列单片机特别适用于电池供电和手持设备？ 如何理解MSP430系列单片机的强大处理能力？在开发环境方面， MSP430系列单片机和传统单片机相比，有哪些显著优势？ 构成MSP430系列单片机的各类存储器有什么特点？各自适用于哪些场 合？ MSP430系列单片机应用选型的依据是什么？
MSP430-2002~2004 -
23
本章小结
在结构上MSP430系列单片机集成了一部计算机的各个基本 组成部分。虽然其工作原理与普通微机并无差异，但 MSP430系列单片机在结构上更加突出了体积小、功能强、 面向控制的特点，具有很高的性能价格比。 MSP430系列单片机由CPU、存储器和外围模块组成，这些 部件通过内部地址总线、数据总线和控制总线相连构成单 片微机系统。 MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集的宗旨来设计的 。具有丰富的寄存器资源、强大的处理控制能力和灵活的 操作方式。 MSP430的存储器结构采用了统一编址方式，可以使得对外 围模块寄存器的操作象普通的RAM单元一样方便、灵活。 MSP430存储器的信息类型丰富，并具有很强的系统外围模 块扩展能力。
[工学]MSP430单片机基本原理
![[工学]MSP430单片机基本原理](https://img.taocdn.com/s3/m/23af9fb9daef5ef7ba0d3c82.png)
MSP430单片机基本原理海军工程大学2009年11月1日目录1MSP430单片机概述 (3)1.1单片微型计算机 (3)1.1.1概述 (3)1.1.2特点 (3)1.1.3应用 (3)1.2MSP430单片机 (4)1.2.1MSP430系列产品概述 (4)1.2.2MSP430单片机特点 (4)1.3MSP430单片机选型 (6)1.3.1MSP430各系列单片单片机简介 (6)2MSP430单片机基础知识 (7)2.1MSP430结构概述 (7)2.2CPU的结构和特点 (8)2.2.1CPU的主要特征和功能 (8)2.2.2CPU的寄存器资源 (9)2.3MSP430存储器的结构和地址空间 (11)2.3.1存储空间概述 (11)2.3.2Flash操作 (13)2.4系统复位和工作模式 (17)2.4.1系统复位 (17)2.4.2系统初始化 (17)2.4.3工作模式（低功耗方式选择） (17)2.5基础时钟模块 (19)2.5.1基础时钟模块 (19)2.5.2时钟模块寄存器 (20)2.5.3时钟应用举例 (22)2.6中断和特殊功能寄存器 (23)2.6.1中断类型和特点 (23)2.6.2中断的响应过程 (24)2.6.3中断向量地址和寄存器 (25)2.7看门狗定时/计数器 (27)2.7.1基本介绍 (27)2.7.2看门狗寄存器 (28)2.7.3基本应用举例 (29)2.8MSP430F149的最小系统 (29)2.8.1电源 (29)2.8.2复位电路 (30)2.8.3晶振 (30)1MSP430单片机概述1.1 单片微型计算机1.1.1概述微型计算机（微机）具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等一系列优点，因此一问世就显示出强大的生命力，被广泛应用于国防、工农业生产和商业管理等领域。
纵观微处理器的发展，可以明显地看出正朝着两个方向进行：1）朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方向发展。
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单片机硬件结构及原理讲解
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。
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
第3章 MSP430单片机硬件 结构及原理
1
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
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 值加2
;将SP所指向单元中的数(#0123h)放到R8中，再将SP的
2
3.1 MSP430x14x结构概述
3
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。
4
MSP430x14x主要包括以下功能部件：
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 */
20
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。
6
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
MSP430芯片工作原理
[MSP430]分享MSP430用TB捕获脉宽问题与解决心得单片机, 定时器, 高电平, 程序硬件：单片机：MSP430F149晶振：32K，8M输入信号：通过无线接收到低电平10ms，高电平7.5ms，输入口：P4.0（TB0）要求：捕获低电平的脉宽软件：1. 初步思路：通过定时器TBCCR0作为捕获模块对外部输入信号进行捕获：先设为下降沿捕获，如果捕获到，马上修改为上升沿捕获，并马上TBR清零开始计数；如果不过到上升沿，马上改为下降沿，并把TBCCR0的数据记下来，此即为脉冲低电平宽度。
2. 使用TI公司的c语言例程稍做修改程序可以运行。
3. 出现问题：程序能捕获到上升下降沿，并且捕获到的width总是忽大忽小，毫无规律。
程序改来改去毫无进展，头开始慢慢大了～～～4．师兄过来看看说，怎么没有开晶振啊?我说没用到8M的，也就没专门开晶振～不过既然说起，要不干脆换个晶振试试，于是加了段程序，并把TB改成用MCLK（8M）：复制代码1.2.void InitSys()3.{ unsigned int iq0;4.5.//使用XT2振荡器6.BCSCTL1&=~XT2OFF; //打开XT2振荡器7.do8.{9.IFG1 &= ~OFIFG; // 清除振荡器失效标志10.for (iq0 = 0xFF; iq0 > 0; iq0--); // 延时，等待XT2起振11.}12.while ((IFG1 & OFIFG) != 0); // 判断XT2是否起振13.BCSCTL2 =SELM_2+SELS; //选择MCLK＝SMCLK为XT214.}15.16.奇怪的事情发生了，程序一直卡在此处的延时程序语句中，怎么回事，难道晶振打不开？突然想到查查硬件，才发现8M晶振一个管脚松了＃◎￥※@$…… 焊好8M晶振后，程序可以继续运行了.5．又发现问题：虽然程序可以正常运行了，width采集到的数据也不再忽大忽小了，开始很规律的在14500左右变化，可一算，14500*（1/8000000）=1.8125ms,跟输入信号脉宽不一致，用示波器测输入端确实是10ms啊？？？～～6．突然想10ms的数据如果采集到应该为10ms/（1/8000000）＝80000，这个数据早就超过TBR的值了。
MSP430单片机原理
第2章 MSP430
例如将 P1.0 置高、将 P1.1 置低，将 P1.2 取反，我们可以写成： P1OUT |= 0x01; //P2.0 置高 P1OUT &= ~0x02; //P2.1 置低 P1OUT ^= 0x04; //P2.2 取反 在寄存器头文件中，已经将 BIT0~BIT7 定义成 0x01~0x80，上述程序也
USCI_B1(I2C、SPI)。 • 60kB+256B的flash程序存储器，2kB的RAM数据存储器。 • 64引脚QFP封装。
2
第2章 MSP430
MSP430F24x系列单片机功能结构示意图
3
MSP430F249单片机引脚图
第2章 MSP430
4
（1）CPU简介
第2章 MSP430
MSP430单片机的CPU为16位RISC精简指令集的处理器， 只有27条正交汇编指令和7种寻址方式。RISC处理器基 本上是为高级语言所设计的，编译程序对正交指令系 统很容易做到最优化，利于产生高效紧凑的代码。 MSP430CPU中集成了16个16位通用寄存器R0~R15， 其中R0~R3分别复用为程序指针PC、堆栈指针SP、状 态寄存器SR和常数发生器CG1/CG2。这些寄存器之间 的操作只需要一个CPU周期。
12
第2章 MSP430
4）C语言区分大小写字母，C语言编译器在对程序进行编 译时，对于程序中同一个字母的大小写作为不同的变 量来处理。例如定义一个延时函数的形式参数time,但 是如果程序当中再出现一个由大写字母定义的标识符 TIME，那么它们在程序当中是两个不同的标识符，是 没有冲突的。
5）C语言程序中有且只有一个main函数，一个C语言程序， 无论main函数的物理位置在那里，总是从main函数开 始执行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
4个通用串口：USCI_A0 和USCI_A1、USCI_B0 和USCI_B1（I2C、SPI）。
60kB+256B的flash程序存储器，2kB的RAM数据存储器。
64引脚QFP封装。
MSP430F249单片机的芯片封装形式如图2.1所示，各引脚的功能描述如表2-1 所列。
2.1.2 MSP430F249单片机的基本结构MSP430F24x系列单片机功能结构示意图如图2.2所示。
（1）CPU简介MSP430单片机的CPU为16位RISC精简指令集的处理器，只有27条正交汇编指令和7 种寻址方式。
RISC 处理器基本上是为高级语言所设计的，编译程序对正交指令系统很容易做到最优化，利于产生高效紧凑的代码。
MSP430CPU 中集成了16个16位通用寄存器R0~R15,其中R0~R3分别复用为程序指针PC、堆栈指针SP、状态寄存器SR和常数发生器CG1/CG2。
这些寄存器之间的操作只需要一个CPU 周期。
1）程序计数器（PC 指针）也就是CPU 专用寄存器R0, PC 指针是一个16 位寄存器，可以寻址64kB 的空间。
MSP430单片机的指令长度以字（16位）为 最小单位，而程序存储器单元以字节（8位）为单位，所以PC 的值总是偶数。
OOEJOEJtJQOOEJtJOOOLJO63 @Q 59 50 57 56 55 54 53 52 &1 50 492.1 MSP430F249单片机引脚图RST'NMI图2.2 MSP430F24x 系列单片机功能结构示意图Jmstg.sd H 」o<./9.9dInoMA空Hinoe二匕sd-nM x SEavoa 」总=<s.sW9d s><廉AG爰4B 47 P6.5/A5 (P6.6/A6 P67^A7/SVSINVg XIN XOUTP1 s OfTACLKCAOUTP1.1/TA0 P1.2/TA1 P1L3TTA2 P1.4/SMCLKMSP430F2410. MSP430F24V 11131446 4S 44414039 38 3€ 35P5.4'MCLKP5.3；UCB1 CLK^UCAISTE P5.2JUCB1 SOM1/UCB1SCL P5.1JUCB1 SIMQ/UCB1SDA P5.0/UCB1 STE/UCAlCLK P4 7/TBCLW ： P4.fi.'TB6 P4.5/TBS P4.4.-TB4 P4.3.TB3 P4.2H02 P4.irFBl P4 O/TBOP3.7^UCA1 RXQAJCA ISOMI P3.6JUCA 1TXD/UCA1SIMOcm Bx 一Qw u rw Ed山・go <CJrvM1CJ富)M .£dJumoH urmasoHun KIEd <a«8u_Ja5aos£左NDWUhcd黑“呂0畀00盏記g <更Fl咅立宣<2 s Q u rxlu?©*皇UX E富 5E P3X'P4.xP5.^P6-.M4x8OsciiialorBBa&ic Cld^k Sy&temi+RashRAM njSMCLK ->MCL*K2kB 4k B 4kg- 4KBADC12 12-BitPorts PUP2 Parts P3/P4 P5.*F6 EmulalionBChennelal/Q[ntetfTupt capabilityI'QJTAG ~InLe^a 匚 E <BOR SVS^SVMMPY. MPYS. MlAC r MACSWatchdog WDT+Timer Al 3 CC Registers7 CC Registers, ShadowFtagComp_A+USCI ADUART.1UN IfDA. SPI LFSCl Al UART/ LIN IrDA. SPI USCI BO SPh I2CUSC« Bl SPI, »2CC / CC AVCC P1.)Ci jP2.KXINi 1XOUT/ XT2INXT2OUTACLKMABMDB1 r 1Timer B7Hardware Mulglxer16MHz CPU indL 16表2-1MSP430F249单片机引脚描述2）堆栈指针SP为CPU专用寄存器R1, SP指针为16为寄存器，也总是偶数的。
堆栈是在片内RAM中实现的，通常将堆栈指针设置为片内RAM的最高地址加一。
使用C语言编程时，集成编译软件IAR会自动设置堆栈指针初始值。
对程序员来说无需关心细节，编译结束后在信息窗提示的编译结果会给出RAM使用量的大小，只要不超过RAM区实际容量并稍留余量给堆栈用即可。
使用汇编语言编程时必须注意堆栈指针的正确设置，否则堆栈可能会覆盖你的变量区，导致程序出错。
）状态寄存器和常数发生器、（见数据手册）状态寄存器V 溢出标志，当算术运算结果超出有符号数范围时置位。
SCG1 系统时钟控制位1,该位置位时关闭SMCLKSCG0 系统时钟控制位0,如果DCO未用作MCLK或SMCLK时，该位置位关闭DCO。
OSCOFF 晶振控制位，如果LFXT1未用作MCLK或SMCLK时，该位置位关闭LFXT1 0CPUOFF CPU控制位，该位置位时关闭CPU。
GIE 总中断允许位，该位置位时允许可屏蔽中断；复位时禁止所有的可屏蔽中断。
N 负数标志位，当运算结果为负时置位；否则复位。
Z 零标志位，当运算结果为零时置位；否则复位。
C 进位标志位，当运算结果产生进位时置位；否则复位。
（2）片内存储器MSP430单片机采用冯•诺依曼结构，程序存储器flash、数据存储器RAM、特殊功能寄存器以及中断向量全部映射到64kB内部地址空间。
MSP430不同型号单片机地址空间略有不同，MSP430F249的存储器结构如表2-2所示。
表2-2 MSP430F249存储器结构1）数据存储区MSP430F249的数据存储区RAM有2kB大小，地址范围0x0200~0x09FF。
RAM为堆栈、全局变量和局部变量提供空间。
使用C语言来开发项目，注意观察编译结束后在信息窗口中提示的RAM使用量的大小，只有不超过RAM区的实际容量并稍留余量即可。
2）引导区引导区使得用户可以通过UART串口对MSP430单片机的程序存储器flash 或RAM区实现程序代码的写操作。
详细内容参见TI公司的相关技术文档《Features of the MSP430 Bootstrap Loader。
3）信息存储区MSP430F249单片机有256B的信息存储区，它分为两段，每段128B。
信息存储区用来存放那些掉电后需要保存的变量，一般用来保存项目的设定值或量程转换参数。
Flash信息存储区只允许块擦除或写入操作，且有擦除次数的限制。
需要频繁（几秒钟一次）擦除写入的变量不能存放在信息存储区，这时可以外接铁电存储器EEPROM器件来保存这些变量。
4）程序存储区MSP430F249单片机的程序存储区位于0x1100~0xFFC0,约60kB，程序存储区用于存放用户程序、常数以及表格等。
程序存储区可以通过JTAG、BSL和ISP方式下载得到用户程序。
关于Flash存储器，我们介绍几个基本概念。
Flash的结构决定了写操作只能将存储单元中的各比特位从1改写成0,而不能将0改写成1。
所以Flash中每个单元可以一次性写入数据，数据一旦写入，在擦除前不能被再次改写。
Flash 可以被擦除，擦除后所有单元的比特位都恢复为1,但擦除操作只能针对整个段进行。
所以在改写某单元之前，必须先擦除整个段。
Flash存储器较适合做大批量连续数据存储，而且一般控制器都会提供连续写功能以提高速度。
在Flash中，将每次能擦除的最小区块单位成为段”（Segmen），将每次能连续写入的最大区块单位称为块”（Block）。
MSP430单片机有5种低功耗模式，1种活动模式，如表2-3所示。
任何一种低功耗模式只能与活动模式进行切换。
表2-3工作模式表（3）单片机工作原理单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条指令的执行过程。
所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作，用命令的形式写下来，一条指令对应着一种基本操作。
单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。
为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序。
程序需要预先存放在具有存储功能的部件一一存储器中。
存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，指令就存放在这些单元里。