第一章MSP430单片机概述
第一章 MSP430F149简介
第一章MSP430单片机简介本章主要内容：一、MSP430单片机是什么以及它的特点；二、MSP430单片机的结构；本章重点内容：MSP430单片机的结构§1.1MSP430系列单片机MSP430系列单片机是美国TI公司1996年推出的一种16位超低功耗单片机，由MSP430单片机CPU和针对不同应用而配置的外设模块构成。
MSP430F149单片机主要特点：超低功耗RAM保持模式耗电：0.1uA实时时钟模式耗电：0.8uA全速模式耗电：250uA/MIPS五种省电模式：LPM0：CPU、MCLK禁止LPM1：CPU、MCLK禁止，若DCO未用则DC发生器禁止LPM2：CPU、MCLK、SMCLK禁止，若DCO未用则自动关闭LPM3：CPU、MCLK、SMCLK、DCO禁止，DC发生器禁止LPM4：CPU、MCLK、SMCLK、ACLK、DCO禁止，DC发生器禁止从待机模式唤醒时间：6us16位RISC，125ns指令周期12位ADC，带内部参考源、采样保持双12位DAC16位定时器Timer_A，带3个捕获/比较寄存器16位定时器Timer_B，带7个捕获/比较寄存器片内比较器A串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的保密熔丝代码保护2个异步串行通信接口（USART0,USART1）§1.2MSP430F149单片机结构一、MSP430x14x单片机结构框图如图1-1所示，构成模块有：1、系统时钟振荡器：产生3个时钟信号ACLK、SMCLK、MCLK；2、60KB Flash代码存储器；3、2KB RAM数据存储器；4、8通道12位ADC，转换时间小于10us；5、具有中断功能的P1、P2口；6、普通I/O口P3~P6；7、16位定时器Timer_A，带3个捕获/比较寄存器8、16位定时器Timer_B，带7个捕获/比较寄存器9、片内比较器A、16位看门狗定时器、硬件乘法器10、2个异步串行通信接口（USART0,USART1）11、JTAG调试仿真模块12、16位的CPU二、MSP430x14x单片机封装引脚图如图1-2所示，MSP430x14x单片机芯片总共有64个引脚。
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。
第1讲 MSP430单片机概述及开发环境
| ^ ~ <<
>>
若 P1 端 口 输 出 寄 存 器 P1OUT=00001111 ， 则 执 行 按位相与，均为1时，结果为1 P1OUT=P1OUT&111111110;语句后，P1OUT=00001110， 即把最后一位输出拉低，其余位不变。 若 P1OUT=00001111 ， 则 执 行 按位相或，有1则结果为1，均为0时结果 P1OUT=P1OUT|10000000; 语 句 后 ， P1OUT=10001111 ， 为0 即把第一位输出拉高其余位不变。 按位异或，两个变量相同时，结果为0； 若 P1OUT=00001111 ， 则 执 行 两个变量不同时，结果为1 P1OUT=P1OUT^00111100; 语 句 后 ， P1OUT=00110011 。 若P1OUT=00001111，则执行P1OUT=~P1OUT;语句后， 按位取反，1取反后为0；0取反后为1 P1OUT=11110000。 左移，把第一个变量的二进制位左移第 二个变量指定的位数，其左移出的数据丢 若a=00100010，则执行a<<2;语句后，a=10001000。 弃，变量右侧补“0” 右移，把第一个变量的二进制位右移第 二个变量指定的位数，其右移出的数据丢 若a=00100010，则执行a>>2;语句后，a=00001000。 弃，变量左侧补“0”
符号
> >= ==
含义
大于 大于等于 等于
设：a=4,b=5
a>b 返回值0 a>=b 返回值0 a==b 返回值0
<
<= !=
小于
小于等于 不等于
a<b 返回值1
第1章MSP430单片机入门第一例
第1章MSP430单片机入门第一例1.1单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicroController Unit），常用缩写MCU表示单片机。
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域。
目前，常用的单片机有Intel8051系列单片机；C8051F系列单片机；ATMEL 公司的AVR系列单片机；TI公司的MSP430系列单片机；Motorola单片机；PIC 系列单片机；飞思卡尔系列单片机；STM32系列单片机；ARM系列嵌入式等等。
单片机种类繁多，不同的单片机有着不同的硬件特性和软件特征，产品设计时单片机的选型是一项重要工作。
对于初学者来说千万不要贪多求全，最好的学习方法是选择一款单片机进行深入学习，学好这一款单片机后再触类旁通、举一反三选择最合适的单片机完成实际工程任务。
1.1.1超低功耗的MSP430单片机MSP430系列单片机是TI（Texas Instruments，美国德州仪器）公司近年来推出的一系列优秀的混合型微处理器产品。
MSP430单片机是一种基于RISC（精简指令集计算机）的16位混合信号处理器，专为满足超低功耗需求而精心设计，同时具备很好的数字/模拟信号处理能力，具有智能外设、易用性、低成本、业界最低功耗等优异特性，能满足仪器仪表、工业自动化、国防、家居智能化、医疗保健、智能农业等多方面的需求环境。
MSP430总体结构如图1.1所示，可分为八个部分：1）CPU：MSP430的CPU运行正交的精简指令集，采用16位的ALU（运算器）、指令控制逻辑和16个16位寄存器、27条内核指令及7种寻址模式。
1_第1章 MSP430单片机入门基础
• 在EW430调试状态下，View 菜单里面提供了功能丰富的 查看功能(见图1.2.6)： • 1)在线查看变量。 2)通过菜单View->Watch打开观察窗。 3)通过菜单View->Register 打开寄存器窗。 4)通过菜单View->Disassembly打开反汇编窗。 5)通过菜单View->Call Stack打开调用关系窗。 6)通过菜单View->Stack打开堆栈窗。 7)通过菜单View->Memory打开内存窗。
1.3 MSP430单片机C语言基础
1.3.1 1.3.2 1.3.3 变量 数学运算 位操作
1.3.4 1.3.5 1.3.6
1.3.7
寄存器操作 中断 内部函数
库函数
1.3.1 变量
图1.3.1 C语言、编译器和机器码之间的关系
1.3.1 变量
表1.3.1 C430中变量类型
1.3.2 数学运算
1.6.4 1.6.5 1.6.6
风格一致性 注释 宏定义
1.6.1 变量命名规则
变量名尽量使用具有说明性的名称，避免使用a、 b、c、x、y、z等无意义字符。使用范围大的变 量，如全局变量，更应该有一个说明性的名称。 变量名尽量使用名词，长度控制在1～4个单词 最佳。
1.6.2 函数命名规则
和变量一样，函数名称也应具有说明性。函数 名应使用动词或具有动作性的名字，后面可以 跟名词说明操作对象。
MSP430单片机的CPU没有乘法、除法指令，乘 除操作会被编译器转换成移位和加法来实现。 如果乘除的数值刚好是2的幂，可以用移位直接 替代乘除法，运算速度会提高很多。
1.3.3 位操作
位操作指令大部分存在于早期速度不高的CISC处 理器上(以8051为代表)，以提高执行效率，弥补 CPU运算速度的不足。目前几乎所有的RISC型处 理器都取消了位操作指令，MSP430单片机也不 例外。
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系列单片机概述
1.1 单片微型计算机
1.1.1 单片机的概念
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，被广泛用于国防、工农业生产和商业管理等领域。 特别是近年来微处理器的高速发展，使其已渗透到人类生活的各个领域，给人类世界 带来了难以估量的变革。
可以很方便地实现多机和分布式控制，使整个系统的效率和可靠性大为提高。 著名的半导体厂商——美国德州仪器（TI）在 20 世纪 70 年代首先推出了 TMS1000 系 列 4 位单片机。20 世纪 80 年代到 90 年代，国内主要使用 Intel 的 MCS51 系列和 Motorola 的 68HC 系列 8 位单片机。目前主要的单片机厂商还有 Atmel、Microchip、Philips 等。民币）， 系统结构简单而使可靠性增加，采用 CMOS 工艺大大降低了功耗。因此单片机问世之后很 快成为微型计算机的一个重要分支，发展极为迅速。从 4 位、8 位、16 位到 32 位单片机种 类已有数百种，全世界去年销售量已达数亿片。
纵观微处理器的发展，可以明显地看出其正朝着两个方向进行： 一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，在有些应用领域中，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、控制功能相对并不很复杂，但对体积、成本、 功耗等的要求却比较苛刻。为适应这方面的需求，产生了一种将中央处理器、存 储器、I/O 接口电路以及连接它们的总线都集成在一块芯片上的计算机，即所谓的 单片微型计算机，简称单片机（Single Chip Microcomputer）。单片机在设计上主 要突出了控制功能，调整了接口配置，在单一芯片上制成了结构完整的计算机， 因此，单片机也称为微控制器（MCU）。 单片机分为通用型和专用型两大类，通常所说的单片机和本书介绍的 MSP430 系列单 片机都是指通用型单片机。通用型单片机是把可开发的资源全部提供给使用者。专用型的 单片机也叫专用微控制器，是针对某些应用专门设计的，例如频率合成调谐器、录音机机 芯控制器、打印机控制器等。
430单片机简介
430单片机简介MSP430 系列是一个16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，在1996 年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。
回忆MSP430 系列单片机的发展过程，可以看出有这样三个阶段：开始阶段从1996 年推出MSP430 系列开始到2000 年初，这个阶段首先推出有33X 、32X 、31X 等几个系列，而后于2000 年初又推出了11X 、11X1 系列。
MSP430 的33X 、32X 、31X 等系列具有LCD 驱动模块，对提高系统的集成度较有利。
每一系列有ROM 型（ C ）、OTP 型（P ）、和EPROM 型（E ）等芯片。
EPROM 型的价格昂贵，运行环境温度范围窄，主要用于样机开发。
这也表明了这几个系列的开发模式，即：用户可以用EPROM 型开发样机；用OTP 型进行小批量生产；而ROM 型适应大批量生产的产品。
2000 年推出了11X/11X1 系列。
这个系列采用20 脚封装，内存容量、片上功能和I/O 引脚数比较少，但是价格比较低廉。
这个时期的MSP430 已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但也有不尽如人意之处。
它的许多重要特性，如：片内串行通信接口、硬件乘法器、足够的I/O 引脚等，只有33X 系列才具备。
33X 系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统。
当用户设计需要更多考虑成本时，33X 并不一定是最适合的。
而片内高精度A/D 转换器又只有32X 系列才有。
寻找突破，引入Flash 技术随着Flash 技术的迅速发展，TI 公司也将这一技术引入MSP430 系列中。
在2000 年7 月推出F13X/F14X 系列，在2001 年7 月到2002 年又相继推出F41X 、F43X 、F44X 这些全部是Flash 型单片机。
F41X 单片机是目前应用比较广的单片机，它有48 个I/O 口，96 段LCD 驱动。
MSP430单片机简介(创新实验)
单片机中断的例子（略）
CCS中自带的例子（略）
以下应用实例为西电学生的作品， 它们均以Launchpad实验板为核心。
多路电源开关
多路电源开关
• MSP430G2231为主控芯片 • 四路继电器相互隔离 • 四个按键控制继电器开闭 • 继电器开闭情况由LED显示
风速测试仪
风速测试仪
• MSP430G2211为主控芯片 • 驱动一个电源风扇 • 调理转速信号为PWM波 • 以脉冲计数方式测量风扇转速 • 风扇转速显示在LCD上
MSP430单片机简介
王晓宁 2014.05
在讲单片机之前，我们先看一下数字电路中的例子
Multisim例子\双向移位寄存器74LS194_With_Clock循环不停.ms11 Multisim例子\自动售饮料机的逻辑电路（例6.4.3）With Pulse Clock.ms11
上面两个例子的共同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点是：
当编写程序， 涉及I/O口的 操作时，我们 需要跟这些寄 存器打交道。
I/O口寄存器的取值及其意义
如前所述，在G2553单片机中，与I/O口相关的寄存器有P1IN，P1OUT， P1DIR，P1IFG，P1IES，P1IE，P1SEL，P1SEL2，P1REN。这些寄存 器的存储结构相同，都是8位的寄存器。
• MSP430G2231位主控芯片 • 定时计数法测计算车轮转速 • LCD显示当前速度、里程 • 手动复位里程计数 • 系统掉电数据不丢失
多路数据采集器
多路数据采集器
• MSP430G2231位主控芯片 • 采集八路数据，四路电压、四路电流 • 自动零点校准功能 • LCD同时八路数据显示
温度报警器
非法入侵报警器
电子10级《单片机MSP430》第1章
290 μA/MHz在8MHz，3.0V，Flash Program
150 μA/MHz在8MHz，3.0V，RAM Program --待机模式(LPM3)： 实时时钟、看门狗、电源监控、RAM数据保持、快速 唤醒： 1.9μA在2.2V，2.1μA在3.0V（典型） 低功耗振荡器、通用计数器、看门狗、电源监控、
多振荡器时钟系统
8
MSP430单片机的高集成度特点
◆智能外设：MSP430 MCU的外设专为确保最强大之功能性而设 计，许多外设都可以执行自主型操作，因而最大限度减少了CPU处 于工作模式的时间； ◆高性能集成：超过400款MSP430器件都具备高性能集成优势， 完美整合了USB、RF、LCD控制器以及16位Σ-ΔADC等。此外， MSP430 MCU的高集成度还造就物理尺寸较小的解决方案，进而最 大限度地降低总物料成本。 ◆MSP430集成外设一览表：
15
MSP430F5529引脚图
16
MSP430F5529结构框图
17
MSP430G2XXX结构框图
18
19
（1）MSP-EXP430F5529官方网站： /tool/msp-exp430f5529&DCMP=MSP430&HQS=Other+OT+usbexp （2）MSP-EXP430F5529开发板用户指导手册：/lit/pdf/SLAU330 （3）MSP-EXP430F5529开发板硬件电路图：/lit/zip/slar055 （4）MSP430x5xx/x6xx用户指导： /general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slau208&fileType= pdf&track=no （5）MSP430F552x数据手册： /general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slas590&fileType= pdf&track=no （6）MSP430F552X例程：/lit/zip/slac300 （7）CCSv5下载途径：/index.php/Download_CCS （8）USB开发资源库下载途径： /tool/msp430usbdevpack?DCMP=53xx663x&HQS=msp430usbdevpackpr-tf （9）电容触摸资源库下载途径：/tool/capsenselibrary#1
MSP430_Family_Users_Guide(中文版)_430单片机__极端详细__应用程序
2．强大的处理能力
MSP430 系列单片机是 16 位单片机，采用了目前流行的、颇受学术界好评的精简指令集(RISC)结构， 一个时钟周期可以执行一条指令(传统的 MCS51 单片机要 12 个时钟周期才可以执行一条指令)，使 MSP430 在 8MHz 晶振工作时，指令速度可达 8MIPS(注意：同样 8MIPS 的指令速度，在运算性能上 16 位处理器比 8 位处理器高远不止两倍)。不久还将推出 25～30MIPS 的产品。
同时，MSP430 系列单片机中的某些型号，采用了一股只有 DSP 中才有的 16 位多功能硬件乘法器、 硬件乘．加(积之和)功能、DMA 等一系列先进的体系结构，大大增强了它的数据处理和运算能力，可以有 效地实现一些数字信号处理的算法(如 FFT、DTMF 等)。这种结构在其他系列单片机中尚未使用。
MSP430 系列单片机的丰富片内外设，在目前所有单片机系列产品中是非常突出的，为系统的单片解 决方案提供了极大的方便。
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。
第1讲 MSP430单片机系列简介(下)
第１讲ＭＳＰ４３０单片机系列简介（下）作者：张俊谟来源：《电子世界》2004年第02期4.MSP430系列的内部结构概述MSP430系列器件包含CPU、程序存储器(ROM、 OTP和Flash ROM)、数据存储器(RAM)、运行控制、外围模块、振荡器和倍频器等主要功能模块。
其基本结构如图1所示。
可以看出，MSP430内部包含了计算机的所有部件，是一个真正的单片机(微控制器MCU)。
CPU CPU 由一个16位的ALU、16个寄存器和一套指令控制逻辑组成，其逻辑简图如图2所示。
在16个寄存器中，程序计数器PC、堆栈指针SP、状态寄存器SR和常数发生器CGl、CG2这4个寄存器有特殊用途。
除了R3和R2外，所有寄存器都可作为通用寄存器来用于所有指令操作。
常数发生器是为指令执行时提供常数的，而不是用于存储数据的。
对CGl、CG2访问的寻址模式可以区分常数的数据。
在CPU内部有一组16位数据总线和16位的地址总线；CPU运行正交设计、对模块高度透明的精简指令集；PC、SR和SP配合精简指令组所实现的控制，使应用开发可实现复杂的寻址模式和软件算法。
存储器 MSP430系列采用“冯-纽曼结构”。
因此，RAM、ROM和全部外围模块都位于同一个地址空间内，即用一个公共的空间对全部功能模块进行寻址。
支持外部扩展存储器是将来性能增强的目标。
特殊功能寄存器及外围模块安排在000H～1FFH区域；RAM和ROM共享0200H～FFFFH区域，数据存储器（RAM）的起始地址是0200H。
存储器与CPU及存储器数据总线(MDB)、存储器地址总线(MAB)的连接关系如图3所示。
（1）程序存储器 MSP430系列程序存储器的类型有ROM、OTP和Flash ROM三种，存储器的类型和容量示于本刊网站的表1中。
ROM的容量在1～60KB之间；对于Flash型的芯片，内部还集成有两段128B（共256B）的信息存储器以及1KB存放自举程序的自举存储器（BOOT ROM）；对代码存储器的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。
msp430第1讲
（5）开发环境良好
OPT型和ROM型：在程序定型后直接烧写或掩膜芯片； FLASH型： 主流器件。引进Flash 型程序存储器和 JTAG 技 术，不仅可以实现在线编程和仿真，而且使开 发 工具变得简单方便。
三、 MSP430系列单片机主要结构
时钟 系统 MCLK ACLK SMCLK Flash/ ROM RAM 片内外设 片内外设 片内外设
（3）模拟技术及丰富的片内资源。
MSP430作为“混合信号处理器”的典型代表，由于针对实际应 用需求，集成了丰富的的模拟、数字模块，大大简化了设计人员工作。 MSP430系列单片机所集成的片内外设：AD/DA、看门狗、模拟 比较器、温度传感、定时器、串行通信模块、硬件乘法器、液晶驱动器、 直接寻址模块、USB模块等，向用户提供丰富的IO口资源，配置灵活。
（2）强大的处理能力
精简指令： MSP430系列单片机是16位精简指令集（RISC）单片机，具有丰富的寻 址方式，简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令，高效的查表处理指令，且大 量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。 MSP430运算速度快： （1） MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周 期； （2）集成了硬件乘法器（16位或32位，该结构一般存在于DSP设计中）、 DAM等模块，大大增强了数据处理和运算能力，可在控制基础上实现某些数字信 号处理算法（如FFT、DTMF等）。
DW RGW DGV PW PM PN PZ
封装类型 SOIC20 1.27mm QFN24 TVSOP20 TSSOP20 0.5mm QFP64 0.5mm QFP80 0.5mm QFP100 0.5mm
图2
MSP430系列单片机命名规则
第1章 MSP430F5单片机技术概述
13
10.CISC和RISC处理器
CISC(Complex Instruction Set Computer, 复杂指令集计算机) ，CISC处 理器有一个单一处理单元、外部存储器、 一个相对较小的寄存器集以及几百条不同 的指令。 RISC(Reduced Instruction Set Computer, 精简指令集计算机) ，RISC体 系结构的基本原则：把硅片的复杂性转移 到语言编译器里，硬件部分尽可能地保持 简单和快速。
16
1.1.3 输入输出
处理器与外部世界交换数据的方式主要有三 种： (1) 程控输入输出(Programmed I/O,PIO) (2) 中断驱动I/O(Interrupt-driven I/O) (3) 直接存储器访问(Direct Memory Access,DMA)
17
1.1.4 DMA
31
1.6 主流的单片机产品
著名的半导体厂商——美国德州仪器在20 世纪70年代首先推出了TMS1000系列4位 单片机。20世纪80年代到90年代，国内主 要使用Intel的MCS51系列和Motorola的 68HC系列8位单片机。目前主要的单片机 厂商还有Atmel、Microchip、Philips等。
MSP430F2xx 系列 – 基于闪存的超低功耗 MCU，在 1.8V - 3.6V 的工作电压范围内性能高达 16MIPS。包含极低功耗振荡器 (VLO) 、内部上拉/下拉电阻和低引脚数选择。 超低功耗低至： 0.1µ A RAM 保持模式 0.3μA 待机模式 (VLO) 0.7µ A 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 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单片机应用技术第一讲汇总
单片机的应用
MSP430系列单片机
MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）公 司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。MSP即Mixed Signal Processor， 混合信号处理器，把模拟电路、数字电路和微处 理器集成在一个芯片上，为用户提供更好的应用 设计。
（2）存储器
MSP430采用 “冯· 诺依曼”结构，存储器采用统一的结构，统 一编址，包括：特殊功能寄存器 (SFRs)、片上外设、RAM和 Flash/ROM存储空间，使用同一组地址总线、数据总线，使用相同指 令对存储器进行字节/字访问。字节存储，被存储于奇数或偶数地址； 字存贮，从偶地址开始存储，低字节存偶地址，高字节存相邻的奇地 址。MSP430系列单片机存储器组织方式与其精简指令相协调，为软 件开发调试提供便利。
MSP430单片机应用技术
山东理工大学P430系列单片机概述
微处理器的发展
• 一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。
MSP430系列单片机
特点： • 超低功耗 • 强大的处理能力 • 高性能模拟技术及丰富的片上外设 • 系统工作稳定 • 方便高效的开发环境
• （1）超低功耗 • MSP430单片机为典型的超低功耗单片机，在电源管 理、时钟系统、工作模式上都有具有独特的设计： • 电源设计方面：MSP430系列单片机采用1.8~3.6V电 源电压。当单片机在 1MHz时钟条件下运行时，芯片的工 作电流会为200~400uA左右。如单片机处于停止模式，即 时钟关断，此时的最低功耗只有0.1uA 。 • 时钟系统：即由系统时钟系统产生CPU和各功能模 块所需的时钟，可灵活切换时钟源，更改CPU运行速度， 这些时钟程序可控，从而协调好功耗与性能的关系。 • 工作模式：MSP430单片机根据功耗不同，设置了 5—7种工作模式，不同的模式使用模块不同，其对应功耗 不同。在等待方式下，耗电为0.7uA，在掉电方式下，最 低可达0.1uA。
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
7
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。
11
1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.1 MSP430单片机的发展阶段：
3
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。
4
• 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
- 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)。
•2003年-今 •TI公司推出F15x、F16x、x2xx、 FExx、FGxx、FWxx、F5xx、F6xx等 系列单片机
2.寻找突破 引入Flash技术 1.开始阶段 •1996年-2000年 • TI公司推出33x、32x、31x、11x、 11x1等系列单片机
•2000年-2003年
MSP430单片机 原理与应用 (任保宏版)
前沿
什么是单片机
单片机也叫微控制器:集成在一块
芯片上的完整计算机系统，CPU、内存、输入输
出接口、内部外部总线系统，其他中断、通讯接 口、定时器等外围设备（包含控制器）。
单片机就是单片计算机
一个芯片就是一台计算机
2
前沿
计算机CPU两大阵营
INTEL
MSP430单片机中还有一些针对特殊应用而设计的专用单片机，如MSP430FG4xx系列 单片机为医疗仪器专用单片机、MSP430FW4xx系列为水表专用单片机、MSP430FE4xx系列 单片机为电能计量专用单片机等。这些专用单片机都是在同系列通用单片机上增加专用模 块 而 形 成 的 。 例 如 ， MSP430FG4xx 系 列 在 F4xx 系 列 上 增 加 了 OPAMP 可 编 程 放 大 器 ； MSP430FW4xx 系列在 F4xx 系列上增加了 SCAN-IF 无磁流量检测模块； MSP430FE4xx 系列在 F4xx系列上增加了E-Meter电能计量模块。
型，可以多次编程。Flash型MSP430单片机具有十分方便的开发调试环境，这是由于其内
部集成了JTAG调试接口和Flash存储器，可以在线实现程序的下载和调试。开发人员只需一
台计算机、一个具有JTAG接口的调试器和一个软件开发集成环境即可完成系统的软件开发。 功能更强大、性能更稳定、可用性更高，是MSP430软件开发的理想工具。
1.1 1.2 1.3
MSP430单片机发展及应用 MSP430单片机的特点 MSP430单片机应用选型
8
1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.1 MSP430单片机的发展
MSP430单片机是一个 16 位、具有精简指令集、超低功耗的混合信号处理器。在1996 年问世时，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，成为众多单 片机系列中一颗耀眼的新星。回顾MSP430单片机的发展过程，大致可以分为3个阶段。
（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
7
第1章 MSP430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。
17
1.2 MSP430单片机的特点
4
系统工作稳定
MSP430 单片机内部集成了数字振荡器 (DCO) 。系统上电复位后，首先由 DCO 的 时钟 (DCO_CLK)启动CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及 稳定时间。然后可通过设置适当的寄存器控制位来确定最终的系统运行时钟频率。如果晶
12
1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.2 MSP430单片机的应用领域
13
1.2 MSP430单片机的特点
MSP430单片机具有以下主要特点： 1、超低功耗
2、强大的处理 能力
MSP430单片机 的五大特点
5、高效灵活 的开发环境
3、高性能模 拟技术及丰富 的片上外设
4、系统工作稳定
14
11
1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.1 MSP430单片机的发展阶段：
3
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。
AMD
国产：龙芯？到底行不行？
3
前沿
单片机五花八门 • • • • • • • • • 按总线宽度分： 4位机； 8位机； 16位机； 32位机； 运行速度可以调整： 32K 12M 266M等 • • • • • • • 有很多国际大公司参与设计生产： 51系列 几十个公司生产 PIC系列 美国微芯 摩托罗拉 台湾 大陆苏州 飞利浦的系列8位51系列以及32位 ARM系列 • 南京东大可以生产ARM • 德州仪器的系列430十六位单片机
10
1.1 MSP430单片机发展及应用
1.1.1 MSP430单片机的发展阶段：
2
寻找突破，引入Flash技术
（1）2000年7月推出F13x/F14x系列，2001年7月到2002年相继推出F41x、F43x、 F44x等Flash型单片机 （2）F41x系列单片机具有48个I/O口和96段LCD驱动。F43x/F44x系列在13x、14x 的基础上增加了LCD控制器，将驱动LCD的段数增加，同时调整了显示存储器在存 储区内的地址，为扩容做准备。 （3）推出JTAG的廉价开发工具MSP-FET430x110，将国际上先进的JTAG技术和 Flash在线编程技术引入MSP430单片机。 （4）2001年，TI公司公布了BOOTSTRAP LOADER（BSL）技术。保密性进一步提高。
目前针对MSP430单片机，推荐使用CCSv5软件开发集成环境。CCSv5为CCS软件的最新版本，
19
1.3 MSP430单片机应用选型
1.3.1 MSP430单片机应用选型
MSP430单片机拥有400多种超低功耗微处理器器件。在介绍产品选型之前，首先需要了解 MSP430单片机的型号命名规则，如图1.3.1所示。
1.3 MSP430单片机应用选型
各种类型存储器特性如表1.3.1所示：
表1.3.1 各种存储器特性列表 存储器类型 名称 特性
F
C P E FR
Flash
ROM OTP EPROM FRAM
闪存，具有ROM的非易失性和EPROM的可擦除性
只读存储器，适合大批量生产 单次可编程存储器，适合小批量生产 可擦除只读存储器，适合开发样机 铁电随机存储器，将SRAM的速度、超低功耗、耐用性、 灵活性与Flash的可靠性和稳定性结合在一起
1.2 MSP430单片机的特点
1
超低功耗
MSP430 单片机主要通过以下几个方面来保持其超低功耗的特性：① 电源电压采用
1.8 ～ 3.6V 低 工 作 电 压 ， 在 RAM 数 据 不 丢 失 情 况 下 耗 电 仅 为 0.1mA ， 活 动 模 式 耗 电
290mA/MIPS，I/O输入端口的最大漏电流仅为50nA。② MSP430单片机具有灵活的时钟系 统，在该时钟系统下，不仅可以通过软件设置时钟分频和倍频系数，为不同速度的设备提 供不同速度的时钟，而且可以随时将某些暂时不工作模块的时钟关闭。这种灵活独特的时 钟系统还可以实现系统不同深度的休眠，让整个系统以间歇方式工作，最大限度地降低功 耗。③ MSP430单片机采用向量中断，支持十多个中断源，并可以任意嵌套。利用中断将 CPU从休眠模式下唤醒只需3.5ms，平时让单片机处于低功耗状态，需要运行时通过中断唤 醒CPU，这样既能降低系统功耗，又可以对外部中断请求做出快速反应。
15
1.2 MSP430单片机的特点
2
强大的处理能力
MSP430 单 片机内核是 16 位 RISC 处 理 器， 一个时钟周期可以执行一条指令 。 目前 MSP430单片机指令速度可高达25MIPS。某些内部带有硬件乘法器的MSP430单片机，结合 DMA控制器甚至能够完成某些DSP的功能，大大增强了MSP430单片机的数据处理和运算能 力，可以有效地实现一些数字信号处理的算法（如FFT、DTMF等）。
体振荡器在用作CPU时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作。另外， MSP430单片机还集成了看门狗定时器，可以配置为看门狗模式，让单片机在出现死机时 能够自动重启。
18
1.2 MSP430单片机的特点
5
高效灵活的开发环境
MSP430单片机有OTP型、Flash型和ROM型3种类型的器件，现在大部分使用的是Flash
21Байду номын сангаас
1.3 MSP430单片机应用选型
MSP430单片机的封装类型如1.3.2所示。
图1.3.2 MSP430单片机的部分封装类型示例图
22
1.3 MSP430单片机应用选型
1.3.2 MSP430单片机选型
16
1.2 MSP430单片机的特点
3
高性能模拟技术及丰富的片上外设
MSP430单片机结合TI公司的高性能模拟技术，具有非常丰富的片上外设，主要包含 以下功能模块：时钟模块（UCS）、Flash控制器、RAM控制器、DMA控制器、通用I/O端 口（GPIO）、CRC校验模块、定时器（Timer）、实时时钟模块（RTC）、32位硬件乘法 控制器（MPY32）、LCD段式液晶驱动模块、10位/12位模数转换器（ADC10/ADC12）、 12位数模转换器（DAC12）、比较器（COMP）、UART 、SPI 、I2C、 USB模块等。不同 型号的单片机，实际上即为不同片上外设的组合，丰富的片上外设不仅给系统设计带来了 极大的方便，同时也降低了系统成本。