出版時(shí)間:2009-7 出版社:機(jī)械工業(yè) 作者:謝楷//趙建 頁(yè)數(shù):310
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前言
MSP430系列單片機(jī)是TI(TexasInstlaaments,美國(guó)德州儀器)公司近年來(lái)推出的一個(gè)優(yōu)秀的SOC型混合微處理器產(chǎn)品系列,它不僅具有16位高效的微處理器系統(tǒng),還具有豐富的、功能強(qiáng)大的外圍電路資源,其中也包括了許多高性能的模擬電路資源。目前,在很多熱門(mén)產(chǎn)品中都采用了MSP430系列的單片機(jī),其可貴之處在于它除了具備很好的數(shù)字/模擬信號(hào)處理能力外,還具備了以極低功耗運(yùn)行的特點(diǎn),可被廣泛應(yīng)用于要求低功耗、高性能、便攜式的設(shè)備上,即使在某些不需要低功耗的場(chǎng)合,它仍然可以作為一款高性能單片機(jī)使用.MSP430系列單片機(jī)電路資源性能優(yōu)異,模擬與數(shù)字系統(tǒng)結(jié)合完美,系列全面、技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用面廣,可用單芯片完成整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),特別適合在電子工程、測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的課程與實(shí)踐教學(xué)中推廣應(yīng)用。2003年我們向n公司申請(qǐng)了部分MSP430系列的單片機(jī)芯片和開(kāi)發(fā)設(shè)備,嘗試將其應(yīng)用在碩士研究生和高年級(jí)本科生的科技實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)中。2005年暑期全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)期間,筆者在校內(nèi)首次開(kāi)設(shè)了MSP430系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)講座。雖然課時(shí)很少,且僅在小范圍開(kāi)展,但學(xué)生的反響強(qiáng)烈,表現(xiàn)出極大的興趣。2006年我們和美國(guó)TI公司上海分公司與杭州利爾達(dá)科技有限公司共同建立了“MSP430系列單片機(jī)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”,把以MSP430系列單片機(jī)為代表的超低功耗單片機(jī)技術(shù)正式列入課程教學(xué)計(jì)劃,組織和指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用MSP430系列車(chē)片機(jī)技術(shù)參加各種大學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng),并在全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中分別獲得國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng);在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中先后獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。在此期間,我們所在的課題組利用MSP430系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)了數(shù)十種工業(yè)測(cè)控產(chǎn)品,積累了大量的設(shè)計(jì)文檔、技術(shù)方案等資料,并且在教學(xué)和科研申總結(jié)了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。我們將這幾年來(lái)積累的設(shè)計(jì)案例、課程講稿、設(shè)計(jì)筆記、代碼庫(kù)、設(shè)計(jì)技巧等資料做了精選與匯總,并結(jié)合課程教學(xué)與科研實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),編寫(xiě)了本書(shū)。內(nèi)容上力求緊扣實(shí)際需要,緊跟技術(shù)發(fā)展,豐富實(shí)用,通俗易懂,而且結(jié)合了大量的工程實(shí)例,使讀者能夠在按照章節(jié)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)會(huì)從工程實(shí)際出發(fā),體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到的各種問(wèn)題。并培養(yǎng)出良好的編程習(xí)慣和設(shè)計(jì)風(fēng)格。本書(shū)既可以作為本科生或研究生的課程教材,也可以作為各類(lèi)學(xué)生以及工程技術(shù)人員的工程類(lèi)參考書(shū)。當(dāng)然,既然本書(shū)是我們的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),就難免會(huì)有差錯(cuò),希望廣大讀者批評(píng)指正。最后.再次衷心感謝美國(guó)n公司上海分公司和杭州利爾達(dá)科技有限公司多年來(lái)對(duì)我們的幫助和支持。
內(nèi)容概要
本書(shū)以MSP430系列單片機(jī)(下面均用MSP430單片機(jī))為例,介紹了超低功耗單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、超低功耗外圍電路設(shè)計(jì)、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)、嵌入式軟件工程基礎(chǔ)等基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),使讀者能夠掌握超低功耗系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)所需的基本知識(shí),并具有初步的軟件結(jié)構(gòu)規(guī)劃能力。書(shū)中提供了全系列MSP430單片機(jī)的程序范例,并提供模塊化程序庫(kù),可以讓讀者通過(guò)調(diào)用模塊庫(kù)內(nèi)的函數(shù),快速完成設(shè)計(jì)任務(wù)。掌握本書(shū)的內(nèi)容,對(duì)于讀者今后開(kāi)發(fā)任何一款新的單片機(jī)都具有一定的幫助。 本書(shū)既可以作為本科生或研究生電子工程、測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的教學(xué)用書(shū),也可以作為各類(lèi)學(xué)生以及工程技術(shù)人員的工程類(lèi)參考書(shū)。
書(shū)籍目錄
前言第1章 MSP430單片機(jī)入門(mén)基礎(chǔ) 1.1 初識(shí)MSP430單片機(jī) 1.1.1 MSP430單片機(jī)的應(yīng)用前景 1.1.2 MSP430單片機(jī)的特點(diǎn) 1.1.3 MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng) 1.2 MSP430單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件入門(mén) 1.3 MSP430單片機(jī)C語(yǔ)言基礎(chǔ) 1.3.1 變量 1.3.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算 1.3.3 位操作 1.3.4 寄存器操作 1.3.5 中斷 1.3.6 內(nèi)部函數(shù) 1.3.7 庫(kù)函數(shù) 1.4 文件管理 1.5 代碼優(yōu)化 1.6 風(fēng)格 1.6.1 變量命名規(guī)則 1.6.2 函數(shù)命名規(guī)則 1.6.3 表達(dá)式 1.6.4 風(fēng)格一致性 1.6.5 注釋 1.6.6 宏定義 1.7 可移植性 1.7.1 消除CPU差異 1.7.2 消除硬件差異 1.7.3 軟件層次劃分 1.7.4 接口 1.7.5 屏蔽 1.8 版本管理 本章小結(jié) 習(xí)題第2章 MSP430單片機(jī)的內(nèi)部資源 2.1 MSP430單片機(jī)選型 2.2 I/O口 2.2.1 I/O口寄存器 2.2.2 I/O口中斷 2.2.3 “線(xiàn)與”邏輯 2.2.4 電平?jīng)_突 2.2.5 兼容性 2.2.6 電容感應(yīng)式觸控 2.3 時(shí)鐘系統(tǒng)與低功耗模式 2.3.1 時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 2.3.2 低功耗模式 2.3.3 低功耗模式的應(yīng)用 2.4 Basic Timer基礎(chǔ)定時(shí)器 2.4.1 Basic Timer結(jié)構(gòu)與原理 2.4.2 Basic Timer中斷 2.4.3 Basic Timer的應(yīng)用 2.5 LCD控制器 2.5.1 LCD的工作原理 2.5.2 LED與MSP430單片機(jī)的連接 2.5.3 LCD控制器的結(jié)構(gòu)與原理 2.5.4 LCD的顯示緩存 2.5.5 LCD控制器的應(yīng)用 2.6 存儲(chǔ)器與Flash控制器 2.6.1 MSP430單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu) 2.6.2 Flash控制器結(jié)構(gòu)與原理 2.6.3 Flash控制器的應(yīng)用 2.7 16位ADC 2.7.1 SD16模塊的結(jié)構(gòu)與原理 2.7.2 SD16模塊的中斷 2.7.3 SD16模塊的電壓測(cè)量應(yīng)用 2.7.4 SD16模塊的誤差及校準(zhǔn) 2.7.5 SD16模塊的超低功耗應(yīng)用 2.7.6 SD16模塊的高精度應(yīng)用 2.7.7 SD16模塊的內(nèi)部溫度傳感器 2.8 16位定時(shí)器Timer_A 2.8.1 Timer_A定時(shí)器主計(jì)數(shù)模塊的結(jié)構(gòu)與原理 2.8.2 Timer_A定時(shí)器的捕獲模塊 2.8.3 Timer_A定時(shí)器的比較模塊 2.8.4 Timer_A定時(shí)器的中斷 2.8.5 Timer_A定時(shí)器的應(yīng)用 2.9 增強(qiáng)型異步串行通信接口 2.9.1 UART的結(jié)構(gòu)與原理 2.9.2 UART的中斷 2.9.3 UART的高效率數(shù)據(jù)發(fā)送應(yīng)用 2.9.4 UART的高效率數(shù)據(jù)接收應(yīng)用 2.9.5 UART的高效率數(shù)據(jù)幀接收與判別 本章小結(jié) 習(xí)題第3章 單片機(jī)軟件工程基礎(chǔ)第4章 人機(jī)交互第5章 超低功耗硬件電路設(shè)計(jì)附錄參考文獻(xiàn)
章節(jié)摘錄
插圖:從實(shí)驗(yàn)中,讀者已經(jīng)了解了超低功耗系統(tǒng)的概念:能夠以極低(一般微安級(jí))的耗電運(yùn)行的系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中,許多產(chǎn)品和系統(tǒng)都對(duì)功耗提出了越來(lái)越嚴(yán)酷的要求,從而為MSP430單片機(jī)拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。首當(dāng)其沖的是便攜式設(shè)備,隨著便攜式設(shè)備不斷向小型化、輕量化、高精度、功能復(fù)雜化的發(fā)展方向,要求縮小電池體積、提高運(yùn)算和處理能力、提高精度,與此同時(shí)還要求集成度不斷提高,成本不斷下降。MSP430系列單片機(jī)不僅提供了強(qiáng)大的運(yùn)算能力(16位CPU,目前最高能達(dá)到每秒25兆指令),而且能夠以極低的功耗運(yùn)行,并具有豐富的內(nèi)部資源和各種模擬電路接口。這使得MSP430單片機(jī)不僅能夠處理數(shù)字信號(hào),還能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行采集或處理。很多情況下,用MSP430單片機(jī)可以“單芯片”完成設(shè)計(jì)方案,這對(duì)提高產(chǎn)品集成度、提高生產(chǎn)效率、降低成本有著很大的幫助。其次,超低功耗特性使得產(chǎn)品電池壽命終身化成為可能。一般的電子產(chǎn)品按5~8年壽命考慮,如果電池的預(yù)期壽命能達(dá)到8-10年,在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)無(wú)需更換電池。這些產(chǎn)品可以將電池固化在內(nèi)部,不需更換。例如某些野外安裝的氣象傳感器,可以在無(wú)需更換電池的情況下,連續(xù)記錄數(shù)年的氣象數(shù)據(jù)直到壽命終結(jié)。第三,利用MSP430單片機(jī)的超低功耗特性,讓一些新的微弱能源為單片機(jī)系統(tǒng)供電成為可能。例如太陽(yáng)能電池、信號(hào)線(xiàn)竊電、電纜附近磁場(chǎng)、溫差能量、射頻輻射、人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能等。這種利用天然能源,無(wú)需額外供電的系統(tǒng)也是超低功耗系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展方向之一。例如日本最近研制的一種尿液檢測(cè)卡片,滴人尿液的同時(shí),就利用尿液本身作為電解質(zhì)發(fā)電,驅(qū)動(dòng)超低功耗測(cè)量系統(tǒng)完成對(duì)尿液的分析。第四,MSP430系列單片機(jī)內(nèi)部集成的各種模擬設(shè)備性能優(yōu)異,如ADC最高可達(dá)16位,DAC可以達(dá)12位,在各種高精度測(cè)量、控制領(lǐng)域都可以發(fā)揮作用。而且CPU與模擬設(shè)備的結(jié)合,使得校準(zhǔn)、調(diào)試都變得非常簡(jiǎn)單。
編輯推薦
《MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐》由機(jī)械工業(yè)出版社出版。
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