MSP430單片機原理與應(yīng)用實例詳解

前言

自從20世紀70年代美國德州儀器（TI）公司推出TMS1000系列4位單片機以來，單片機技術(shù)已經(jīng)滲透到了生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，得到了極為廣泛的應(yīng)用。在當前嵌入式領(lǐng)域，DSP、ARM、MIPS等高性能處理器可能是更為熱門的話題，但是單片機以其低廉的價格，較強的抗干擾能力，簡單易學的開發(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。在單片機發(fā)展過程中，根據(jù)自身特點和實際需求有了新的發(fā)展：①集成度更高，功能更強。16位、32位單片機不斷推出，主頻不斷提高，以滿足當前復雜應(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)成微型計算機的中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口、時鐘模塊等傳統(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。對于希望進入嵌入式領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，選擇單片機來人門是個不錯的選擇。MSP430系列超低功耗單片機是TI公司于1996年開始推出的超低功耗16位單片機，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中國代理利爾達公司的大力推廣，MSP430系列單片機在國內(nèi)得到了非常廣泛的應(yīng)用。很多高校也使用MSP430系列單片機來進行單片機的教學。MSP430系列單片機的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴大，主要取決于以下特點。①強大的處理能力。MSP430系列單片機是一個16位的單片機，在8 MHz晶體驅(qū)動下指令周期為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)當前單片機發(fā)展的趨勢，以TI公司的MSP430系列單片機為例，全面講述了MSP430單片機的原理及其開發(fā)技術(shù)。全書共分7章，首先，簡單介紹了微型計算機原理和嵌入式系統(tǒng)的基本構(gòu)成和一些基本概念，在此基礎(chǔ)上對MSP430x14x系列單片機的核心硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計方法做了較為詳細的介紹；其次，詳細介紹了MSP430系列單片機中典型的外圍模塊原理，并對MSP430系列單片機的典型外部接口電路及軟件設(shè)計方法做了詳細介紹；最后，通過5個應(yīng)用實例簡單介紹了MSP430系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。本書各部分均給出了大量實例代碼，有利于初學者入門學習。    本書可作為高等院校計算機、通信、電子及自動化等專業(yè)的教學參考書，也可供對MSP430系列單片機感興趣的技術(shù)人員學習和參考。

書籍目錄

第1章 微型計算機基礎(chǔ)　1.1　計算機中數(shù)的表示及運算　　1.1.1　二進制、十進制、十六進制數(shù)的表示及轉(zhuǎn)換　　1.1.2　二進制和十六進制數(shù)的運算　　1.1.3　計算機中數(shù)和字符的表示　　1.1.4　幾種基本邏輯運算　1.2　微型計算機概述　　1.2.1　微型計算機的基本結(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　單片機技術(shù)概述　2.1　計算機體系結(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　嵌入式計算機體系結(jié)構(gòu)　2.2　單片機的概念與特點　2.3　單片機的應(yīng)用　2.4　單片機的發(fā)展趨勢　2.5　主流單片機　2.6　MSP430系列單片機第3章　MSP430單片機硬件結(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單片機的中央處理器　3.4　MSP430單片機的存儲器結(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單片機時鐘模塊與低功耗結(jié)構(gòu)　　3.5.1　MSP430系列單片機時鐘模塊　　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)時鐘模塊應(yīng)用舉例　　3.5.7　低功耗結(jié)構(gòu)　3.6　系統(tǒng)復位和初始化　　3.6.1　系統(tǒng)上電復位　　3.6.2　系統(tǒng)復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單片機指令系統(tǒng)與程序設(shè)計第5章　MSP430單片機片內(nèi)外設(shè)及其應(yīng)用134第6章　MSP430單片機硬件設(shè)計及接口技術(shù)第7章　MSP430單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例附錄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

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。通用寄存器相當于CPU內(nèi)部的小容量存儲器，用來暫時存放參加運算的數(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)在寄存器和運算器之間的傳送，比在存儲器和運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，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，當程序計數(shù)器中的地址送到地址總線后，程序計數(shù)器的內(nèi)容自動加1，從而指向下一條要執(zhí)行的指令地址。因此，程序計數(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)用子程序或進人中斷服務(wù)時，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的值或中間計算結(jié)果和環(huán)境值保存在存儲器的某個區(qū)域（這個區(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)的哪個地址，或從堆棧區(qū)哪個地址取出數(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運算后的現(xiàn)場狀態(tài)標志，是CPU中的重要部件。例如，加法運算，假設(shè)源操作數(shù)和目的操作數(shù)都為一個字節(jié)，因為求出的和只能為一128～127，那么執(zhí)行127+10后就會產(chǎn)生溢出，這樣運算的結(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)還是負數(shù)、運算是否進位等情況設(shè)置相應(yīng)的標志。

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

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