MSP430單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例詳解

前言

自從20世紀(jì)70年代美國德州儀器（TI）公司推出TMS1000系列4位單片機(jī)以來，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到了生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，得到了極為廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)前嵌入式領(lǐng)域，DSP、ARM、MIPS等高性能處理器可能是更為熱門的話題，但是單片機(jī)以其低廉的價(jià)格，較強(qiáng)的抗干擾能力，簡單易學(xué)的開發(fā)方式，依然在現(xiàn)代嵌入式開發(fā)中占有更基礎(chǔ)，更重要的地位。在單片機(jī)發(fā)展過程中，根據(jù)自身特點(diǎn)和實(shí)際需求有了新的發(fā)展：①集成度更高，功能更強(qiáng)。16位、32位單片機(jī)不斷推出，主頻不斷提高，以滿足當(dāng)前復(fù)雜應(yīng)用的需求。②片內(nèi)外設(shè)資源更加豐富。不僅集成了構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口、時(shí)鐘模塊等傳統(tǒng)功能單元，還集成了串口通信模塊、Flash模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊等，用戶可以根據(jù)自己不同的需要來選擇合適的系列，使單片機(jī)技術(shù)朝著片上系統(tǒng)的方向發(fā)展。③低電壓、低功耗成為主流，隨著越來越多的手持設(shè)備或電池供電設(shè)備的出現(xiàn)，低電壓、低功耗的產(chǎn)品越來越受到市場的歡迎。對于希望進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，選擇單片機(jī)來人門是個(gè)不錯(cuò)的選擇。MSP430系列超低功耗單片機(jī)是TI公司于1996年開始推出的超低功耗16位單片機(jī)，自推出以來，憑借其自身優(yōu)良的性能、方便靈活的開發(fā)方式、豐富的技術(shù)資料和應(yīng)用案例以及TI中國代理利爾達(dá)公司的大力推廣，MSP430系列單片機(jī)在國內(nèi)得到了非常廣泛的應(yīng)用。很多高校也使用MSP430系列單片機(jī)來進(jìn)行單片機(jī)的教學(xué)。MSP430系列單片機(jī)的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，主要取決于以下特點(diǎn)。①強(qiáng)大的處理能力。MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，在8 MHz晶體驅(qū)動(dòng)下指令周期為125 ns，并在內(nèi)部集成了硬件乘法器，有較高的處理速度，這些特點(diǎn)保證了其可編制出高效率的源程序。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)當(dāng)前單片機(jī)發(fā)展的趨勢，以TI公司的MSP430系列單片機(jī)為例，全面講述了MSP430單片機(jī)的原理及其開發(fā)技術(shù)。全書共分7章，首先，簡單介紹了微型計(jì)算機(jī)原理和嵌入式系統(tǒng)的基本構(gòu)成和一些基本概念，在此基礎(chǔ)上對MSP430x14x系列單片機(jī)的核心硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)方法做了較為詳細(xì)的介紹；其次，詳細(xì)介紹了MSP430系列單片機(jī)中典型的外圍模塊原理，并對MSP430系列單片機(jī)的典型外部接口電路及軟件設(shè)計(jì)方法做了詳細(xì)介紹；最后，通過5個(gè)應(yīng)用實(shí)例簡單介紹了MSP430系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。本書各部分均給出了大量實(shí)例代碼，有利于初學(xué)者入門學(xué)習(xí)。    本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)、通信、電子及自動(dòng)化等專業(yè)的教學(xué)參考書，也可供對MSP430系列單片機(jī)感興趣的技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

書籍目錄

第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)　1.1　計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示及運(yùn)算　　1.1.1　二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的表示及轉(zhuǎn)換　　1.1.2　二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算　　1.1.3　計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示　　1.1.4　幾種基本邏輯運(yùn)算　1.2　微型計(jì)算機(jī)概述　　1.2.1　微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)　　1.2.2　指令程序和指令系統(tǒng)　　1.2.3　CPU的結(jié)構(gòu)與功能　　1.2.4　存儲器的結(jié)構(gòu)和功能　　1.2.5　程序的執(zhí)行過程　　1.2.6　程序執(zhí)行過程舉例　　1.2.7　CPU對外設(shè)的操作及舉例第2章　單片機(jī)技術(shù)概述　2.1　計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)介紹　　2.1.1　基本概念　　2.1.2　存儲器　　2.1.3　輸入/輸出　　2.1.4　嵌入式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)　2.2　單片機(jī)的概念與特點(diǎn)　2.3　單片機(jī)的應(yīng)用　2.4　單片機(jī)的發(fā)展趨勢　2.5　主流單片機(jī)　2.6　MSP430系列單片機(jī)第3章　MSP430單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及原理　3.1　MSP430x14x結(jié)構(gòu)概述　3.2　MSP430x14x的主要特性和外部引腳　　3.2.1　MSP430x14x的主要特性　　3.2.2　MSP430x14x引腳功能　3.3　MSP430單片機(jī)的中央處理器　3.4　MSP430單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)　　3.4.1　MSP430存儲空間結(jié)構(gòu)　　3.4.2　數(shù)據(jù)存儲器RAM　　3.4.3　程序存儲器ROM　　3.4.4　外圍模塊寄存器　3.5　MSP430單片機(jī)時(shí)鐘模塊與低功耗結(jié)構(gòu)　　3.5.1　MSP430系列單片機(jī)時(shí)鐘模塊　　3.5.2　低速晶體振蕩器　　3.5.3　高速晶體振蕩器　　3.5.4　DCO振蕩器　　3.5.5　振蕩器失效檢測　　3.5.6　基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊應(yīng)用舉例　　3.5.7　低功耗結(jié)構(gòu)　3.6　系統(tǒng)復(fù)位和初始化　　3.6.1　系統(tǒng)上電復(fù)位　　3.6.2　系統(tǒng)復(fù)位后器件的初始狀態(tài)　3.7　中斷系統(tǒng)　　3.7.1　不可屏蔽中斷NMI　　3.7.2　可屏蔽中斷　　3.7.3　中斷處理?第4章　MSP430單片機(jī)指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)第5章　MSP430單片機(jī)片內(nèi)外設(shè)及其應(yīng)用134第6章　MSP430單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)第7章　MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例附錄A　MSP430指令速查表附錄B　MSP430x1xx模塊空間分配附錄C　MSP430x14x.h頭文件附錄D　并口JTAG仿真器原理圖附錄E　ASCII字符表附錄F　中文字符表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.寄存器寄存器是CPU中十分重要的部件，是使用者必須重視的地方。在后面指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)中需要經(jīng)常接觸和使用它們。對使用者而言，不必關(guān)心運(yùn)算器的具體構(gòu)成，但對寄存器的結(jié)構(gòu)和用途必須十分清楚。一般而言寄存器包括通用寄存器和特殊功能寄存器。通用寄存器相當(dāng)于CPU內(nèi)部的小容量存儲器，用來暫時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果或地址。由于寄存器就在CPU內(nèi)部，數(shù)據(jù)在寄存器和運(yùn)算器之間的傳送，比在存儲器和運(yùn)算器之間傳送要快得多。因此，充分利用通用寄存器，可以提高運(yùn)算速度。特殊功能寄存器有專門的用途，也稱專用寄存器。如程序計(jì)數(shù)器（PC）、堆棧指示器（SP）、地址寄存器（AR）、數(shù)據(jù)寄存器（DR）、狀態(tài)寄存器（SR）等。程序計(jì)數(shù)器（PC）的作用是存放下一條要執(zhí)行的指令的地址。程序中的所有指令都存放在存儲器的某一區(qū)域，每一條指令都有自己的存放地址。需要執(zhí)行哪條指令時(shí)，就將哪條指令的地址送到地址總線。由于程序一般是順序執(zhí)行的，因此，當(dāng)程序計(jì)數(shù)器中的地址送到地址總線后，程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容自動(dòng)加1，從而指向下一條要執(zhí)行的指令地址。因此，程序計(jì)數(shù)器是維持CPU有序執(zhí)行程序的關(guān)鍵。堆棧指示器（SP）的作用是指向堆棧的頂部。在系統(tǒng)調(diào)用子程序或進(jìn)人中斷服務(wù)時(shí)，將打斷原來執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行子程序或中斷服務(wù)程序，為了保證子程序或中斷服務(wù)程序完成后回到原處繼續(xù)往下執(zhí)行，在子程序或中斷服務(wù)程序執(zhí)行前，將PC的值或中間計(jì)算結(jié)果和環(huán)境值保存在存儲器的某個(gè)區(qū)域（這個(gè)區(qū)域叫堆棧區(qū)），在子程序或中斷服務(wù)程序完成后，將從堆棧區(qū)取出PC的值、中間計(jì)算結(jié)果和環(huán)境值。保存的過程叫壓棧，取出的過程叫出棧。堆棧指示器（SP）用于指示PC的數(shù)據(jù)保存（壓棧）到堆棧區(qū)的哪個(gè)地址，或從堆棧區(qū)哪個(gè)地址取出數(shù)據(jù)（出棧）。地址寄存器（AR）的作用是存放CPU要操作的外部存儲器或其他部件的地址。地址通過AR傳送到地址總線（AB）上。數(shù)據(jù)寄存器（DR）是CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)總線（DB）上數(shù)據(jù)交換的樞紐，CPU往外傳送的數(shù)據(jù)和外部往CPU傳送的數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過DR存放。狀態(tài)寄存器（SR）用來存放ALU運(yùn)算后的現(xiàn)場狀態(tài)標(biāo)志，是CPU中的重要部件。例如，加法運(yùn)算，假設(shè)源操作數(shù)和目的操作數(shù)都為一個(gè)字節(jié)，因?yàn)榍蟪龅暮椭荒転橐?28～127，那么執(zhí)行127+10后就會產(chǎn)生溢出，這樣運(yùn)算的結(jié)果就沒有意義。因此，需要使用狀態(tài)寄存器來記錄這種狀態(tài)情況。另外，狀態(tài)寄存器也對結(jié)果是否是O、結(jié)果是正數(shù)還是負(fù)數(shù)、運(yùn)算是否進(jìn)位等情況設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志。

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《MSP430單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例詳解》是由北京航空航天大學(xué)出版社出版的。

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