单片机论坛msp讲义南京航空航天大学.ppt

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1、,The Solution for Battery Powered Measurement,超低功耗微控制器MSP430,Texas Instruments 超低功耗微控制器,x31xLCD92,x32xLCD84ADC14,x33xLCD120Timer_AUSARTMPY,ROM/OTP2.5-5 VLCD DriverFLLTimer/PortBasic Timer8-bit T/C,Flash1.8-3.6 VBasic ClockTimer_A,Flash1.8-3.6 VLCD Driver.,1996,1999,2000,2002,MSP430 发展历程,2001,x11x1Co

2、mp_A,F13xTimer_BADC12USARTComp_A,F14xTimer_BADC122 USARTMPYComp_A,New,New,性能,MSP430 为工业级 16 bit RISC MCU.-40-85 CMSP430 编程方便，开发工具廉价ADD MEM1,MEM2;MEM2=MEM1+MEME2The MSP430 runs with a watch crystal at up to 8MHz internal clock!,MSP430：全新的微控制器,MSP430 的能效极高.I/O 和 CPU 运行是能用不同的时钟CPU 功耗的开关通过状态寄存器的控制位实现MSP

3、430 的功耗极低.执行时为 160uA 1.8V(Flash)备用时为 0.1uA(Flash)MSP430 极大地延长了电电池寿命,超低功耗1.8 V.3.6 V 供电电压范围200 A 1MHz,2.2V，活动模式0.7 A 备用模式0.1 A 保持 RAM 数据6 s 从备用模式唤醒 强大的 CPU 内核16-Bit RISC 结构125 ns 指令周期 8 MHz,灵活多样的外围模块10/12-bit A/D(8+4 通道,转换10 s)16-bit Timer_A with 3 C/C 寄存器16-bit Timer_B with 7 C/C 寄存器1-2 个 USART接口硬件乘

4、法器模拟信号比较器基本时钟模块-由可编程内部电阻控制频率-由单一外部电阻控制频率-32 kHz 晶振产生低频-高频晶振产生高频-可选择外部时钟源,MSP430F1xx：FLASH 系列特性,FLASH 型超低功耗 Flash 内核100,000 次写/擦周期 程序存储器分段：512B信息存储器分段：128B 可以分段擦除或整体擦除编程和擦除电压由内部产生有代码读出保护,MSP430 FLASH 系列,型号 FLASHA/D Timers USART MPY I/OMSP430F11011 KBSlopeA3-14MSP430F11214 KBSlopeA3-14MSP430F1338 KB 1

5、2-bit A3+B3 1-48MSF430F13516 KB 12-bit A3+B3 1-48MSP430F14732 KB 12-bit A3+B72 v 48MSP430F14848 KB 12-bit A3+B7 2 v 48MSP430F14960 KB 12-bit A3+B7 2 v 48,超低功耗的实现：快速起动和省电模式,*16bit CPU*突发式模式切换*电流消耗小*唤醒快(6 s),其他 MCU,MSP430,*4/8bit CPU*电流消耗大*唤醒慢,I,t,t,I,400,50,50,6,1.3,0.1,0,50,100,150,200,250,300,350,4

6、00,450,Active Mode,Vcc=3V,1 sec cycle time,Icc/A,LPM0,LPM1,LPM2,LPM3,LPM4,IAvrg,IAvrg,*16bit CPU*突发式模式切换*电流消耗小*唤醒快(6 s),其它 MCU,MSP430,*4/8bit CPU*电流消耗大*唤醒慢,I,t,t,I,200,32,32,11,0.7,0.1,0,50,100,150,200,250,300,350,400,450,Active Mode,Vcc=2.2V,1 sec cycle time,Icc/A,LPM0,LPM1,LPM2,LPM3,LPM4,IAvrg,IAv

7、rg,1-2 mA,200uA,超低功耗的实现：FLASH 型,FLL 时钟系统（3x）,低功耗 32.768 kHz 晶振,ACLK辅助时钟,PUC,FLL,fMCLK=(N+1)*fACLK,MCLK主系统时钟(fSystem),32.768 kHzcrystal,XIN,XOUT,MSP430,只用一个晶体，无其它外部元件 处理机时钟频率稳定，抗干扰性能好 时钟可关闭，可快速启动 电路功耗低,FLASH 型的时钟系统（F11x，F11x1）,1 个晶振,1 个DCO,适应不同频率需要,FLASH 型的时钟系统（F13x，F14x）,2 个晶振,1 个DCO,适应不同频率需要,速度比较:3

8、2 kHz 时的运算快于 20 MHz,典型的 8bit 单片机20MHz 晶振内部 4 分频主时钟：5MHz=200ns5 机器周期/指令1000ns 指令周期，8 位操作,MSP430 32kHz 晶振 DCO 作为主时钟发生器 主时钟：4 MHz=250ns 1 机器周期/指令 250ns 指令周期，16 位操作,MSP430 performs 16 bit instead of 8 bit 4 times faster than a typical 8 bit C!,MSP430 x33x框图,MSP430 x32x框图,MSP430 x31x框图,P0.0,P0.7,VCC,VSS,

9、RST/NMI,MAB,16bit,MDB,16bit,Com0.3,Seg 0.18,22,23,26,Seg 27/CMPI,TMS,TCK,TDI,TDO,XIN,XOut,XBuf,Oscillator,System Clock,ACLK,MCLK,Test,JTAG,FLL,incl.16 reg.,CPU,TP.0.5,CIN,R13,R23,4kB ROM,C:Prom,E:EProm,256B,SRAM,WDT,I/O Port,LCD,8b Timer/,B.Timer,MAB,4bit,MDB,8bit,MCB,15bit,Counter,1,2,3,4 Mux,Seria

10、l Protocol,Support,POR,RAM,92 Segmente,TXD,RXD,6,8kB ROM,A/D Conv.,Timer,O/P,Timer/Port,Applications:,Bus,conv.,8 I/Os,all with,3 Int.Vectors,interr.capability,P:OTP,CMPI,MSP430 x11x框图,PWM 和 UART,12 位斜坡 ADC,14 中断线,4K+256 flash,多模式时钟,64 pin QFP,MSP430F13x框图,64 pin QFP,MSP430F14x框图,MSP43041X框图,MSP430F

11、43X/44X框图,MSP430的空间,128-2K,1K-60K,Segment 0中断向量,Segment 1,Segment 2,Segment 3,Segment A,Segment B,FFFFh,FE00h,FC00h,FA00h,F800h,1100h,1080h,1000h,主存储器按 512 byte 分段信息存储器按 128 byte 分段各分段可单独擦除或同时擦除,Up to 60Kbyte,MSP430的空间：FLASH 型的 FLASH 存储器,FLASH 存储器：写入和读出,Flash 存储器以正常的寻址方式读出Flash 存储器可以在程序控制下写入（Vcc 需高于

12、 2.7V）自举程序可在写保护后对 Flash 存储器擦除、写入（由用户定义口令作保护）,FLASH Busy,Write flash memory,FLASH Busy,Set write mode,中断：向量表（3x,11x,11x1）,中断：向量表（13x,14x）,寻址方式和指令,MSP430的寄存器,MSP430的寻址方式,MSP430 指令：27条（RISC指令）采用模拟指令后为 51条,片上外围模块：I/O，LCD驱动,I/O 端口 P0、P1、P2：各位方向可选，可产生中断，触发沿可选 P3、P4：各位方向可选，引脚复用 P5、P6：各位方向可选，引脚复用（33x：P0-P4

13、11x：P1,P20-25 13x、14x：P1-P6）LCD 驱动 LCD 段：21x4-30 x4 空闲 LCD 引脚用作输出（3x系列、4x系列）,片上外围模块：硬件乘法器,乘法 无符号乘 有符号乘 无符号乘加（以第一操作数地址来区别）精度 8位 X 8位 8位 X 16位 16位 X 8位 16位 X 16位 速度 写入操作数后，立即可读乘积 当用间接寻址访问时，需等待一条指令,片上外围模块：定时器，比较器,BASIC Timer12x8 位或 16 位计数器，做实时钟、LCD 帧频时钟定时器/端口2x8 位或 16 位计数器，与比较器及 TP 端配合实现斜坡 A/D 定时器/计数器8

14、 位计数器，可预置定时值，可实现软件 UARTPWM定时器8 位计数器，可产生低精度 D/A看门狗定时器看门狗功能，或 16 位定时器功能Timer_A16 位，带比较器/捕捉器，可实现 UART、PWM、斜坡 A/DTimer_B16 位，带比较器/捕捉器，可实现 UART、PWM、斜坡 A/D Compare_A模拟信号比较器，监视外部模拟电压,片上外围模块：TIMER_A，TIMER_B,TIMER_B,片上外围模块：USART,异步通信波特率产生时钟频率、波特率选择，波特率调整寄存器 例：bit=13.67T，UMCTL=01101011，T：14,14,13,14,13,14,14,

15、13帧格式ST(0)|DATA(7-8bit)|AD|PA|SP(1)|SP(1)多机模式线路空闲多处理机模式：地址帧 10位以上“1”后首帧地址位帧多处理机模式：地址帧（AD=1）同步通信同步时钟由主机发送，不必利用波特率调整技术数据传输主机的发送和接收同时进行 方式：主机发送数据，从机发送伪数据主机发送数据，从机发送数据主机发送伪数据，从机发送数据,片上外围模块：A/D 12+2 bit（32x）,输入通道 A0-A7参考电压 内置或外置转换方式 选择电压范围(2 位)：电阻网络 逐位比较(12 位)：开关电容阵列转换精度 12+2 位，12 位（预先设定转换电压范围）转换时间 12+2

16、位:132ADCLK，12 位:96ADCLK ADCLK=(1-1/4)MCLK 时钟速率的影响 高：转换未完成，低：电容阵列放电恒流模式 A0-A3 可作为电流源以输出电流驱动传感元件（如热敏电阻等）,片上外围模块：A/D 12 bit（13x，14x）,自动扫描桶型缓存,采样/转换控制,片内参考电压源,片内温度传感器,可编程参考源选择,P1OUT.0,P1.0,C1,R1,Vin=,1024,利用比较器构成 10 bit A/D,MSP430,CA1,Vin,Vcc x,n,CA0,CAOUT,VCC/4,P1OUT.1,P1OUT.2,P1OUT.0,P1DIR.0,P1.1,P1.2

17、,P1.0,C1,R1,Vref,Vref/2,charge,Tvin,charge,Tvref,Vin,charge,Tvb,Vin=,TVcc-Tvb,e,利用比较器构成斜坡 12 bit A/D,MSP430,CA1,P1OUT.3,P1.3,Vin,Vref,R,R,ln(0.5)x Tvin-Tvref,Vref,Vb,Vth,CA0,CAOUT,F11x 应用实例,TIMER_B+ADC应用:3 相 H-桥电路驱动,U0,T1,T2,T3,T4,T6,T5,AC,RCcell,Feedbackgain,Shuntresistor,Over currentprotection,Act

18、ive Time,MSP430F14X,TB5,TB4,TB3,TB2,TB1,TB0,A0,A1,A2,Drive Voltage,Temperature,例程简介,电源的高效率电池缩减/电池寿命延长 电源电路简化/可远程供电硬件简化外部元件极少 集成实时钟集成 LCD 驱动电路集成 ADC加速产品开发用 Flash 或 OTP 型可快速制作样机用 Flash 型可作现场更新容易学习和设计程序代码效率高 廉价的微控制器 MSP430 和开发工具FET,MSP430 系统：性能/价格比,MSP430 网上资源,从 Internet 可以得到-MSP430 器件资料-MSP430 开发工具软件-可以下载的各类文件-免费的仿真软件-免费的软件包,http:/中国代理网站http:/www.mcu-小龙微控 有大量的430应用与例程,