原创 进军 MSP430 单片机

    由于工作需要，需要学习MSP430这款单片机，我是直接跳跃式的学习，从同事那找了一个灯闪烁的实例程序来研究并更改简单的一些参数，例如闪烁参数等，呵呵，一般这种都是最快的学习方法了，主要是用来体验此款单片机的C编程与51的区别，虽然说会了C语言后，单片机都基本上差不多，但是现在发现要想搞懂另外一个单片机还是挺麻烦的。

   从晚上摘抄一篇文章，感觉挺好：

MSP430入门

本人学习和使用msp430一个月，偶在微控论坛看到一笔记，记载的蛮好的，现转载到自己博客以做备忘。

硬件初步

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－0x1100

2.复位信号是MCU工作的起点，430的复位信号有两种：上电复位信号POR和上电清除信号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。（经验中发现，接XT2时，需要注意自己开启XT2，并延时50us等待XT2起振，然后手工清除IFG1中的OFIFG位，其操作顺序为：打开XT2->等待XT2稳定->切换系统时钟为XT2）

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。

4.中断是430处理器的一大特色，因为几乎每个外围模块都能产生，430可以在没有任务时进入低功耗状态，有事件时中断唤醒cpu，处理完毕再次进入低功耗状态。

整个中断的响应过程是这样的，当有中断请求时，如果cpu处于活动状态，先完成当前命令；如果处于低功耗，先退出，将下一条指令的pc值压入堆栈；如果有多个中断请求，先响应优先级高的；执行完后，等待中断请求标志位复位，要注意，单中断源的中断请求标志位自动复位，而多中断的标志位需要软件复位；然后系统总中断允许位SR.GIE复位，相应的中断向量值装入pc，程序从这个地址继续执行。

这里要注意，中断允许位SR.GIE和中断嵌套问题。如果当你执行中断程序过程中，希望可以响应更高级别的中断请求时，必须在进入第一个中断时把SR.GIE置位。

其实，其他的外围模块时钟沿着时钟和中断这个核心来执行的。具体的结构我也不罗索了，可以参考430系列手册。

C语言编程起步

因为常用的430编程开发是c语言，所以下面讲解C语言对430编程的整体结构。基本上属于框架结构，即整体的模块化编程，其实这也是硬件编程的基本法则拉（可不是我规定的法则哦）。

首先是程序的头文件，包括#include <MSP430x14x.h>,这是14系列，因为常用149；其他型号可自己修改。还可以包括#include "data.h" 等数据库头文件，或函数变量声明头文件，都是你自己定义的哦。

接着就是函数和变量的声明 void Init_Sys(void)，即系统初始化。系统初始化是个整体的概念，广义上讲包括所有外围模块的初始化，你可以把外围模块初始化的子函数写到Init_Sys（）中，也可以分别写各个模块的初始化。但结构的简洁，最好写完系统的时钟初始化后，其他所用到的模块（包括一些中断初始化）也在这里初始化。

void Init_Sys()

{

   unsigned int i;

   BCSCTL1&=~XT2OFF;                //打开XT2振荡器

   do

   {

   IFG1 &= ~OFIFG;              // 清除振荡器失效标志

   for (i = 0xFF; i > 0; i--);  // 延时，等待XT2起振

}

while ((IFG1 & OFIFG) != 0);    // 判断XT2是否起振

BCSCTL2 =SELM_2+SELS;           //选择MCLK、SMCLK为XT2

//以下对各种模块、中断、外围设备等进行初始化

........................................

_EINT(); //打开全局中断控制

}

这里涉及到时钟问题，通常我们选择XT2为8M晶振，也即系统主时钟MCLK为8M,cpu执行命令以此时钟为准；但其他外围模块可以在相应的控制寄存器中选择其他的时钟，ACLK；当你对速度要求很低，定时时间间隔大时，就可以选择ACLK，例如在定时器Timea初始化中设置。

主程序：

void main( void )

{

   WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;//关闭看门狗

   InitSys();               //初始化

//自己任务中的其他功能函数

 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

   while(1);

}

主程序之后我要讲讲中断函数，中断是你做单片机任务中不可缺少的部分，也可以说是灵魂了（夸张吗）。

/***********************************************************************

                         各中断函数，可按优先级依次书写

***********************************************************************/

举个定时中断的例子：

//初始化

void Init_Timer_A(void)

{

    TACTL = TASSEL0 + TACLR;               // ACLK, clear TAR
        CCTL0 = CCIE;                         // CCR0 中断使能
        CCR0=32768;                           //定时1s
        TACTL|=MC0;                           //增计数模式
    }
//     中断服务

#pragma vector="TIMERA0"_VECTOR

__interrupt void TimerA0()

{

// 你自己要求中断执行的任务

}

当然，还有其他的定时，和多种中断，各系列芯片的中断向量个数也不同。

学完并懂得以上知识后，接下去推荐看微控论坛上的msp430常用模块应用原理。

*************************************************

2009-09-16:

现在正在用MSP430来写程序，以前都是用C51的单片机！！ 这两种单片机的C指令相差还是很大！！ 有没有哪位大侠介绍下这两种单片机C指令的区别？ 比如说：DEFW( TACCR0  , TACCR0_)这个语句是啥意思？        还有    ：  #define ID_2     (2*0x40u)  /* Timer A input divider: 2 - /4 */        这句定义又是什么意思？ 谢谢！ 89C 51 单片机是 8 位单片机。其指令是采用的被称为“ CISC ”的复杂指令集，共具有 111 条指令。而 MSP430 单片机是 16 位的单片机，采用了精简指令集（ RISC ）结构，只有简洁的 27 条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。    刚在网上找了这么一点。。但太杂了！没有讲到具体的应用！ 这部分是摘自利达尔论坛的部分回复内容： C430与C51的一点区别 C430与C51语法上基本一样，但是编程有些地方要注意，以下是我遇到的： 1.如果要判断P2.0是否为1，C51可以写为：if( P2&BIT0 == BIT0 ) ，但是在C430会得不到结果，要写为：if( （P2&BIT0） == BIT0 ) 才对。 2.在C51中如果要让程序等待可以直接用while(1)，但是写C430程序时我曾经遇到while(1)无效，后来发现是我没设置WDT，加入WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD，一切正常。 3.C51有bit flag等指令来定义位，而MSP430没有相关指令，但是可以这样实现：先定义一个变量 uchar flag，这样就有8个位变量可以使用， 假设C51有这样的程序： bit rflag; rflag = 0; while(rflag==0); //等待 在C430里可以写成： uchar flag; flag &= ~BIT1; while( (flag&BIT1) != BIT1 ); 效果一样 ***************************************************** msp430指令与C51基础对照 MSP430的时钟周期（振荡周期）、机器周期、指令周期之间的关系 通用知识 时钟周期也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数（时钟周期就是直接供内部CPU使用的晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，工作速度就越快。 机器周期：在计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。每一项工作称为一个基本操作，完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。8051系列单片机的一个机器周期由6个S周期（状态周期）组成。一个S周期=2个时钟周期，所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。 指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。 专用知识： 在430中，一个时钟周期 ＝ MCLK晶振的倒数。如果MCLK是8M，则一个时钟周期为1/8us； 一个机器周期 ＝ 一个时钟周期，即430每个动作都能完成一个基本操作； 一个指令周期 ＝ 1～6个机器周期，具体根据具体指令而定。 另：指令长度，只是一个存储单位与时间没有必然关系。 MSP430根据型号的不同最多可以选择使用3个振荡器。我们可以根据需要选择合适的振荡频率,并可以在不需要时随时关闭振荡器,以节省功耗。这3个振荡器分别为： （1）DCO  数控RC振荡器。它在芯片内部,不用时可以关闭。DCO的振荡频率会受周围环境温度和MSP430工作电压的影响,且同一型号的芯片所产生的频率也不相同。但DCO的调节功能可以改善它的性能,他的调节分为以下3步：a：选择BCSCTL1.RSELx 确定时钟的标称频率;b：选择DCOCTL.DCOx在标称频率基础上分段粗调;c：选择DCOCTL.MODx的值进行细调。 （2）LFXT1  接低频振荡器。典型为接32768HZ的时钟振荡器,此时振荡器不需要接负载电容。也可以接450KHZ~8MHZ的标准晶体振荡器,此时需要接负载电容。 （3）XT2  接450KHZ~8MHZ的标准晶体振荡器。此时需要接负载电容,不用时可以关闭。 低频振荡器主要用来降低能量消耗,如使用电池供电的系统,高频振荡器用来对事件做出快速反应或者供CPU进行大量运算。当然高端430还有锁频环(FLL)及FLL+等模块，但是初步不用考虑那么多。 MSP430的3种时钟信号：MCLK系统主时钟;SMCLK系统子时钟;ACLK辅助时钟。 （1）MCLK系统主时钟。除了CPU运算使用此时钟以外,外围模块也可以使用。MCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。 （2）SMCLK系统子时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。SMCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。 （3）ACLK辅助时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。但ACLK只能由LFXT1进行1、2、4、8分频作为信号源。 PUC复位后,MCLK和SMCLK的信号源为DCO,DCO的振荡频率默认为800KHZ。ACLK的信号源为LFXT1。 MSP430内部含有晶体振荡器失效监测电路,监测LFXT1（工作在高频模式）和XT2输出的时钟信号。当时钟信号丢失50us时,监测电路捕捉到振荡器失效。如果MCLK信号来自LFXT1或者XT2,那么MSP430自动把MCLK的信号切换为DCO,这样可以保证程序继续运行。但MSP430不对工作在低频模式的LFXT1进行监测。 为了实现具体的时钟可以设置跟时钟相关的寄存器，在低端430中是DCOCTL、 BCSCTL1和BCSCTL2三个寄存器。而对于高端的430，则要考虑SCFI0、SCFQCTL、FLL_CTL0、FLL_CTL1和BTCTL 等几个寄存器。具体设置，参看DataSheet。 ***************************************************** ***************************************************** #define BIT0 (0x0001)中的(0x0001)不是地址，而是一个16进制数值。 1、例如：P3DIR |= BIT3;实际上也可以写成P3DIR |= 0x0008; 意思是将P3口的默认上电值0x0000和0x0008相与，设置P3口的第三位（即P3.3）管脚作输出使用。 2、例如：WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;实际上就是WDTCTL=0x5A80; 你可以在头文件中查到#define WDTPW (0x5A00)和#define WDTHOLD (0x0080)。WDTCTL是看门狗的控制寄存器，在msp430的User'Guide中有说明：当它的值为0x5A80时停止看门狗定时。 那为什么我们不直接写成WDTCTL=0x5A80;呢？这样的话程序的可读性会很差。 0x5A80只是一个数值，当你下次再看你写的程序，或者别人读你的程序时，就不明白WDTCTL=0x5A80;的意思了。 如果写成WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;就好理解多了： WDTPW（Watchdog timer password，看门狗的密码，WDTCTL的高8位）：只有WDTCTL的高8位为0x5A时才能对WDTCTL寄存器进行写操作。 WDTHOLD（Watchdog timer hold，WDTCTL的第7位）：当WDTCTL的第7位为1时，停止看门狗计时。 这样我们通过PW，HOLD就可以轻松的知道WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;是做什么的了。可以看出msp430的头文件是很人性化的。 当然也有表示地址的，例如，头文件中有以下部分： #ifdef __IAR_SYSTEMS_ASM__ #define DEFC(name, address) sfrb name = address; #define DEFW(name, address) sfrw name = address; #endif …… …… #define P6OUT_  (0x0035)  DEFC(   P6OUT   , P6OUT_) 这里的0x0035就是指P6OUT这个寄存器的地址了。 ******************************************************************** ******************************************************************** MSP430的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P6、S和COM（型号不同，包含的端口也不仅相同，如MSP430X11X系列只有P1,P2端口，而MSP430X4XX系列则包含全部上述端口），它们都可以直接用于输入/输出。MSP430系统中没有专门的输入/输出指令，输入/输出操作通过传送指令来实现。端口P1`P6的每一位都可以独立用于输入/输出，即具有位寻址功能。常见的键盘接口可以直接用端口进行模拟，用查询或者中断方式控制。由于MSP430的端口只有数据口，没有状态口或控制口，在实际应用中，如在查询式输入/输出传送时，可以用端口的某一位或者几位来传送状态信息，通过查询对应位的状态来确定外设是否处于“准备好”状态。       端口的功能。（1）P1,P2端口： I/O,中断功能,其他片内外设功能如定时器、比较器；（2）P3,P4P5P6端口：I/O,其他片内外设功能如SPI、UART模式，A/D转换等；（3）S,COM端口：I/O,驱动液晶。        MSP430各端口具有丰富的控制寄存器供用户实现相应的操作。其中P1,P2具有7个寄存器，P3~P6具有4个寄存器。通过设置寄存器我们可以实现：（1）每个I/O位独立编程；（2）任意组合输入，输出和中断；（3）P1,P2所有8个位全部可以用作外部中断处理；（4）可以使用所以指令对寄存器操作；（5）可以按字节输入、输出，也可按位进行操作。        端口P1,P2的功能可以通过它们的7个控制寄存器来实现。这里，Px代表P1或P2。 （1）PxDIR：输入/输出方向寄存器。 8位相互独立，可以分别定义8个引脚的输入/输出方向。8位再PUC后都被复位。使用输入/输出功能时，应该先定义端口的方向 。作为输入时只能读，作为输出时，可读可写。0：输入模式；1：输出模式。如：P1DIR|=BIT4;   //P1.4输出 ，P2DIR=0XF0;   //高4位输出，低4位输入。 （2）PXIN：输入寄存器，为只读寄存器。用户不能对它进行写入，只能通过读取其寄存器的内容来知道I/O口的输入信号。所以其引脚的方向要选为输入。如再键盘键盘扫描程序中经常要读取行线或者列线的端口寄存器值来判断案件情况。例如：unsigned char key; P1DIR&=~BIT4;   //P1.4输入 …… key=P1IN&0X10;   //输出端口P1.4的值 …… （3）PXOUT：输出寄存器。该寄存器为I/O端口的输出缓冲寄存器，再读取时输出缓存的内容与引脚方向定义无关。改变方向寄存器的内容，输出缓存的内容不受影响。如：PIOUT|=0X01;   //P1.0输出1 ， PIOUT&=~0X01;   //P1.0输出0 。 （4）PXIFG：中断标志寄存器。他的8个标志位标志相应引脚是否有中断请求有待处理。0：无中断请求， 1：有中断请求。其中断标志分别为PXIFG.0~PXIFG.7。应该注意的是：PXIFG.0~PXIFG.7共用一个中断向量，为多源中断。当任一事件引起的中断进行处理时，PXIFG.0~PXIFG.7不会自动复位，必须由软件来判断是对哪一个事件，并将相应的标志复位。另外，外部中断事件的时间必须保持不低于1.5倍的MCLK时间，以保证中断请求被接受，且使相应中断标志位置位。 （5）PXIES：中断触发沿选择寄存器。如果允许PX口的某个引脚中断，还需定义该引脚的中断触发方式。0：上升沿触发使相应标志置位，1：下降沿触发相应标志置位。如：MOV.B #07H, &P1IES ;p1低3位下降沿触发中断。 （6）PXIE：中断使能寄存器。PX口的每一个引脚都有一位用以控制该引脚是否允许中断。0：禁止中断 ，1：允许中断。MOV.B #0E0H, &P2IE ;P2高3位允许中断。 （7）PXSEL：功能选择寄存器。P1,P2两端口还具有其他片内外设功能，将这些功能与芯片外的联系通过复用P1,P2引脚的方式来实现。PXSEL用来选择引脚的I/O端口功能与外围模块功能。0：选择引脚为I/O端口，1：选择引脚为外围模块功能。如：P1SEL|=0X10; //P1.4为外围模块功能。        端口P3、P4、P5、P6没有中断能力，其余功能同PI,P2。除掉端口P1,P2与中断相关的3个寄存器，端口P3,P4,P5,P6的4个寄存器（用法同P1，P2）分别为PXDIR，PXIN，PXOUT，PXSEL可供用户使用。       端口COM和S，他们实现与液晶片的直接接口。COM为液晶片的公共端，S为液晶片的段码端。液晶片输出端也可经软件配置为数字输出端口