MSP430培训课件(一).ppt

1、MSP4301MSP430系列超低功耗系列超低功耗16位位单片机原理与应用单片机原理与应用MSP4302参考教材参考教材l MSP430MSP430系列系列1616位超低功耗单片机原理与应用位超低功耗单片机原理与应用 沈建华主编沈建华主编 清华大学出版社清华大学出版社 l MSP430MSP430系列系列1616位超低功耗单片机实践与系统设计位超低功耗单片机实践与系统设计沈建华主编沈建华主编 清华大学出版社清华大学出版社l MSP430MSP430单片机单片机C C程序设计与实践程序设计与实践 曹磊主编曹磊主编 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 l MSP430MSP430系列单片

2、机系列单片机C C语言程序设计与开发语言程序设计与开发胡大可主编胡大可主编 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社MSP4303嵌入式系统概述嵌入式系统概述l 始于微型机时代的嵌入式应用始于微型机时代的嵌入式应用 计算机计算机1946年年 20世纪世纪70年代，出现微处理器年代，出现微处理器 将微型机嵌入到对象体系中将微型机嵌入到对象体系中 计算机失去了原有的形态和通用的计算机功能计算机失去了原有的形态和通用的计算机功能MSP4304课程结构课程结构l 概述概述l MSP430单片机结构单片机结构l MSP430指令系统与程序设计指令系统与程序设计l MSP430单片机片内外围模块单片机

3、片内外围模块l MSP430单片机应用单片机应用MSP4305第一章第一章 概述概述MSP4306概述概述l 单片微型计算机单片微型计算机v单片机的概念单片机的概念v单片机的特点单片机的特点v单片机的应用单片机的应用l MSP430系列单片机系列单片机vMSP430系列单片机的特点系列单片机的特点vMSP430系列单片机的发展与应用系列单片机的发展与应用l MSP430应用选型应用选型vMSP430系列单片机命名规则系列单片机命名规则vMSP430系列单片机选项系列单片机选项l 思考题与习题思考题与习题MSP4307微处理器的发展微处理器的发展l 一是朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方

4、向发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、输展。系统机以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输入入/输出设备齐全为主要特点，采用高级语言编程，适用于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。数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等场合。 l 另一方面，在有些应用领域中，如智能化仪器仪表、电讯另一方面，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

5、本、功耗等的、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、央处理器、存储器、I/O接口电路以及连接它们的总线都集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（称单片机（Single Chip Microcomputer）。）。单片机在设计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

6、机也称为微控制器制成了结构完整的计算机，因此，单片机也称为微控制器（MCU） MSP4308单片机的特点单片机的特点l 小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便的组装成各种小巧灵活、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。智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。 l 面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各类控制任务面向控制，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。，因而能获得最佳性能价格比。 l 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能抗干扰能力强，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。可靠

7、的工作，这是其他机型无法比拟的。 l 可以很方便的实现多机和分布式控制。使整个系统的效率可以很方便的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。和可靠性大为提高。 MSP4309单片机的应用单片机的应用 l 工业控制工业控制 ：单片机的结构特点决定了它特别适用于各种控：单片机的结构特点决定了它特别适用于各种控制系统。它既可以作单机控制器，有可作为多级控制的前制系统。它既可以作单机控制器，有可作为多级控制的前沿处理机用于控制系统，应用领域相当广泛。沿处理机用于控制系统，应用领域相当广泛。 例如：例如：用于各种机床控制、电机控制、工业机器人、各种用于各种机床控制、电机控制、工业机器人、

8、各种生产线、各种过程控制、各种检测系统等。生产线、各种过程控制、各种检测系统等。 在军事工业中：在军事工业中：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装置导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装置、航天导航系统等。、航天导航系统等。 在汽车工业中：在汽车工业中：点火控制、变速器控制、防滑刹车、排气点火控制、变速器控制、防滑刹车、排气控制等。控制等。 l 智能化的仪器仪表：单片机用于包括温度、湿度、流量、智能化的仪器仪表：单片机用于包括温度、湿度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素测定等和各类仪器仪表中，使仪器仪表数字化、智能化素测定等

9、和各类仪器仪表中，使仪器仪表数字化、智能化、微型化，功能大大提高。、微型化，功能大大提高。MSP43010单片机的应用单片机的应用 l 日常生活中的电器产品：单片机可用于电子秤、录像机、日常生活中的电器产品：单片机可用于电子秤、录像机、录音机、彩电、洗衣机、高级电子玩具、冰箱、照相机、录音机、彩电、洗衣机、高级电子玩具、冰箱、照相机、家用多功能报警器等。家用多功能报警器等。 l 计算机网络与通信方面：单片机可用计算机网络与通信方面：单片机可用BIT BUS、CAN、以以太网等构成分布式网络系统，还可以用于调制解调器、各太网等构成分布式网络系统，还可以用于调制解调器、各种智能通信设备（例如小型背

10、负式通信机、列车无线通信种智能通信设备（例如小型背负式通信机、列车无线通信等）、无线遥控系统等。等）、无线遥控系统等。 l 计算机外部设备：单片机可以用于温氏硬盘驱动器、微型计算机外部设备：单片机可以用于温氏硬盘驱动器、微型打印机、图形终端、打印机、图形终端、CRT显示器等。显示器等。 MSP43011MSP430系列单片机特点系列单片机特点l 超低功耗超低功耗 l 强大的处理能力强大的处理能力 l 高性能模拟技术及丰富的片上外围模块高性能模拟技术及丰富的片上外围模块 l 系统工作稳定系统工作稳定 l 方便高效的开发环境方便高效的开发环境 MSP43012MSP430系列单片机命名规则系列单片

11、机命名规则MSP43013MSP430系列产品系列产品MSP43014MSP43015MSP43016关于关于2系列系列MSP43017MSP43018MSP43019MSP43020MSP43021MSP43022MSP43023第一章习题第一章习题l 微处理器的发展方向是什么？ l 单片机的概念是什么？ l 单片机和我们通常所用的微型计算机有什么区别和联系？ l 单片机常见的领用领域有哪些？ l 如何理解MSP430系列单片机的“单片”解决能力？ l MSP430系列单片机最显著特性是什么？ l 如何理解MSP430系列单片机的低功耗特性？ l 为什么MSP430系列单片机特别适用于电池供

12、电和手持设备？ l 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？ l 构成MSP430系列单片机的各类存储器有何特点？各自适用于哪些场合？ l MSP430系列单片机应用选型的依据是什么？ MSP43024第二章第二章 MSP430MSP430单片机结构单片机结构MSP43025MSP430单片机结构单片机结构l MSP430单片机结构概述单片机结构概述l MSP430系列产品系列产品v 无无LCD驱动系列产品驱动系列产品v 有有LCD驱动系列产品驱动系列产品l MSP430 CPU结构和特点结构和特点l MSP430存

13、储器和地址空间存储器和地址空间v 程序存储器程序存储器v 数据存储器数据存储器v 外围模块寄存器外围模块寄存器l 思考题与习题思考题与习题MSP43026MSP430结构结构 l 16位位CPU通过总线连接到存储器和外围模块。通过总线连接到存储器和外围模块。 l 直接嵌入仿真处理，具有直接嵌入仿真处理，具有JTAG接口。接口。 l 能够降低功耗，降低噪声对存储器存取的影响。能够降低功耗，降低噪声对存储器存取的影响。 l 16位数据宽度，数据处理更为有效。位数据宽度，数据处理更为有效。 MSP43027MSP430系列单片机包含以下主要功能部件：系列单片机包含以下主要功能部件： l CPU：MS

14、P430系列单片机的系列单片机的CPU和通用微处理器基本相同和通用微处理器基本相同，只是在设计上采用了面向控制的结构和指令系统。，只是在设计上采用了面向控制的结构和指令系统。MSP430的内核的内核CPU结构是按照精简指令集和高透明的宗旨结构是按照精简指令集和高透明的宗旨而设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有而设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的仿真指令。这样可以提高指令执行速度和效率硬件结构的仿真指令。这样可以提高指令执行速度和效率，增强了，增强了MSP430的实时处理能力。的实时处理能力。 l 存储器存储器：存储程序、数据以及外围模块的运行控制信息。：存储

15、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各系列单片机的程序存储器有ROM、OTP、EPROM和和FLASH型。型。 MSP43028MSP430系列单片机包含以下主要功能部件：系列单片机包含以下主要功能部件： l 外围模块外围模块：经过：经过MAB、MDB、中断服务及请求线与中断服务及请求线与CPU相相连。连。MSP430不同系列产品所包含外围模块的种类及数目可

16、不同系列产品所包含外围模块的种类及数目可能不同。它们分别是以下一些外围模块的组合：时钟模块能不同。它们分别是以下一些外围模块的组合：时钟模块、看门狗、定时器、看门狗、定时器A、定时器定时器B、比较器比较器A、串口串口0、1、硬、硬件乘法器、液晶驱动器、模数转换、数模转换、端口、基件乘法器、液晶驱动器、模数转换、数模转换、端口、基本定时器、本定时器、DMA控制器等。控制器等。 MSP43029MSP430X11X系列系列 MSP43030MSP430X12X系列系列 MSP43031MSP430X13X系列系列 MSP43032MSP430X14X系列系列 MSP43033MSP430F15X/

17、F16(1)X 系列系列 MSP43034MSP430F15X/F16(1)X 系列系列MSP43035MSP430X41X系列系列 MSP43036MSP430F43X系列系列 MSP43037MSP430F44X系列系列 MSP43038MSP430 CPU的主要特点的主要特点 l 精简指令集高度正交化精简指令集高度正交化l 寄存器资源丰富寄存器资源丰富l 寄存器操作为单周期寄存器操作为单周期l 16位地址总线位地址总线l 常数发生器常数发生器l 直接的存储器到存储器访问直接的存储器到存储器访问MSP43039MSP430 CPU的的16个寄存器个寄存器 简简 写写功功 能能 R0程序计数

18、器程序计数器PC R1堆栈指针堆栈指针SP，指向堆栈的栈顶指向堆栈的栈顶 R2状态寄存器状态寄存器SR/常数发生器常数发生器CG1 R3常数发生器常数发生器CG2 R4通用寄存器通用寄存器R4 R15R15通用寄存器通用寄存器R15R15MSP43040状态寄存器状态寄存器SR /R2/常数发生器常数发生器1 状态标志状态标志 : 控制标志控制标志 C :C :进位标志进位标志 GIE : GIE : 中断标志位中断标志位 Z :Z :零标志零标志 CPUOFF : CPUCPUOFF : CPU控制位控制位 N :N :负标志负标志 OscOFF: OscOFF: 晶振控制位晶振控制位 V

19、:V :溢出标志溢出标志 SCG0,SCG1:SCG0,SCG1:时钟控制位时钟控制位 MSP43041常数发生器常数发生器CG1和和CG0 l CLR dst l MOV #0，dst l DEC dstl SUB #1, dstMSP43042MSP430 CPU-RISCMSP43043MSP430存储器结构和地址空间存储器结构和地址空间 MSP43044本章小结本章小结 l 在结构上在结构上MSP430系列单片机集成了一部计算机的各个基本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

20、在结构上更加突出了体积小、功能强、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。面向控制的特点，具有很高的性能价格比。 l MSP430系列单片机由系列单片机由CPU、存储器和外围模块组成，这些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。片微机系统。 l MSP430的内核的内核CPU结构是按照精简指令集的宗旨来设计的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。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。操作方

21、式。 l MSP430的存储器结构采用了统一编址方式，可以使得对外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围模块寄存器的操作象普通的RAM单元一样方便、灵活。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。块扩展能力。 MSP43045思考题与习题思考题与习题 l 1.MSP430系列FLASH型单片机有什么优势？l 2.MSP430X1XX系列单片机的主要特征是什么？l 3.MSP430X4XX系列单片机的主要特征是什么？l 4.MSP430X1XX和MSP430X4XX系列单片

22、机有什么区别和联系？l 5.MSP430F15/16X和其他型号系列单片机相比有哪些特点？l 6.MSP430F15X和MSP430F16X有什么区别和联系？l 7.单片机和典型微型计算机在结构上有什么区别？l 8.MSP430系列单片机内部包含哪些主要功能部件？l 9.MSP430系列单片机的CPU有哪些“面向控制”的特性？l 10.MSP430系列单片机的CPU寄存器有什么特点？应该如何正确应用？l 11.MSP430系列单片机的直接寻址能力为多少字节？l 12.MSP430系列单片机CPU状态寄存器的作用是什么？各位的含义是什么？MSP43046思考题与习题思考题与习题 l 13.MSP

23、430系列单片机CPU常数发生器的作用是什么？l 14.MSP430系列单片机存储器的组织方式是什么？l 15.MSP430系列单片机存储器的组织方式与CPU的RISC结构有什么关系？l 16.为什么说MSP430系列单片机还有很大的系统外围模块扩展能力？l 17.MSP430系列单片机具有怎样的中断处理能力？l 18.MSP430系列单片机数据存储器的最低地址是什么？程序存储器的最高地址是什么？l 19.程序存储器一般用来存储哪几类信息？各类信息的含义是什么？l 20.数据存储器由那些部分组成？这些部分分别用来存储什么类型的数据？l 21.外围模块寄存器所对应的存储单元在操作上和普通RAM单

24、元有什么区别和联系？l 22.MSP430内部数据总线有那些形式？这么安排有什么好处？l 23.MSP430系列FLASH型单片机的串行在线可编程的含义是什么？l MSP43047第三章第三章 MSP430MSP430指令系统与程序设计指令系统与程序设计MSP43048MSP430指令系统与程序设计指令系统与程序设计l 指令系统概述指令系统概述l 寻址方式寻址方式l 指令系统介绍指令系统介绍v 数据传送类指令数据传送类指令v 数据运算类指令数据运算类指令v 逻辑操作指令逻辑操作指令v 位操作指令位操作指令v 跳转与程序流程的控制类指令跳转与程序流程的控制类指令l 程序设计程序设计v 程序设计基

25、础程序设计基础v 汇编语言程序设计汇编语言程序设计v C语言程序设计语言程序设计l 思考题与习题思考题与习题MSP43049这四个运算符的优先级相同，处于这四个运算符的优先级相同，处于高优先级高优先级这两个运算符的优先级相同，处这两个运算符的优先级相同，处于低优先级于低优先级MSP43050 逻辑运算符逻辑运算符 & 逻辑与逻辑与| 逻辑或逻辑或！ 逻辑非逻辑非 位运算符位运算符 & 按位与按位与相当于相当于ANL指令指令| 按位或按位或 相当于相当于ORL指令指令按位异或按位异或相当于相当于XRL指令指令 按位取反按位取反相当于相当于CPL指令指令 右移右移相当于相当于RR指令指令MSP43

26、051 赋值运算符赋值运算符 赋值运算符就是赋值符号赋值运算符就是赋值符号“=” 复合赋值运算符复合赋值运算符 十种：，十种：， ， ， ， ，。按优先级顺序结合运算。按优先级顺序结合运算。例如：例如：a+=b 等价于等价于a=(a+b)x*=a+b 等价于等价于x=(x*(a+b)a&=b 等价于等价于a=(a&b)a=4 等价于等价于a=(a4) MSP43052第四章第四章 MSP430MSP430单片机片内外围模块单片机片内外围模块MSP43053MSP430单片机片内外围模块单片机片内外围模块l 时钟模块时钟模块l 低功耗结构低功耗结构l MSP430各种端口各种端口l 定时器定时器l MSP430液晶驱动模块液晶驱动模块l 硬件乘法器硬件乘法器l FLASH存储器模块存储器模块l 比较器比较器Al DMA控制器控制器l MSP430系列通用串行通信模块的异步模式系列通用串行通信模块的异步模式l MSP430系列通用串行通信模块的同步模式系列通用串行通信模块的同步模式l MSP430系列通用串行通信模块的系列通用串行通信模块的I2C模式模式l MSP430模数转换模块模数转换模块l MSP430数模转换模块数模转换模块l 思考题与习题思考题与习题MSP43054The end !The end !