MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐

前言

單片機的應(yīng)用日趨廣泛，對處理器的綜合性能要求也越來越高。綜觀單片機的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標，市場越來越細化，充分突出以“單片”解決問題。單片機系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構(gòu)成）。在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的趨勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：以電池供電的應(yīng)用越來越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用紐扣電池供電，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、手持式儀表、玩具等。這就要求系統(tǒng)功耗盡可能低。

內(nèi)容概要

本書以TI公司的MSP430系列16位超低功耗單片機為核心，介紹了MSP430單片機的特點和選型，詳細講述了MSP430單片機的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，對MSP430全系列單片機(包括最新的n5X、n6X)所涉及的片內(nèi)外圍模塊的功能、原理、應(yīng)用作了詳盡的描述，并介紹了MSP430單片機的開發(fā)環(huán)境、匯編語言、C語言程序設(shè)計方法，以及單片機常用接口電路設(shè)計和軟件編程。    本書融合了作者6年講授“MSP430單片機原理與應(yīng)用”課程，以及多年單片機開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗和體會，內(nèi)容上則補充、更新了很多新的資料和實驗內(nèi)容，特別是最新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee、模擬器件等。書中的所有源程序代碼(匯編和C)都經(jīng)過實際驗證和測試，應(yīng)用舉例和綜合設(shè)計大多取材于實際應(yīng)用項目，部分設(shè)計摘自TI公司的應(yīng)用筆記。本書附帶的光盤上，有IAR集成開發(fā)環(huán)境EW430評估版(4 KB C代碼限制)，實驗系統(tǒng)硬件資料，以及書中基礎(chǔ)實驗和許多實例的完整源代碼(包括USB接口USB430、網(wǎng)絡(luò)接口NET430等)。    本書可作為高等院校計算機、電子、自動化類專業(yè)MSP430單片機課程的教材，也適合廣大從事單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工程技術(shù)人員作為學(xué)習(xí)、參考用書。

書籍目錄

第1章  概述  1.1  單片微型計算機    1.1.1  單片機的概念    1.1.2  單片機的特點    1.1.3  單片機的應(yīng)用  1.2  MSP430系列單片機    1.2.1  MSP430系列單片機產(chǎn)品概況    1.2.2  MSP430系列單片機的特點    1.2.3  MSP430系列單片機的發(fā)展和應(yīng)用  1.3  小結(jié)  1.4  思考題與習(xí)題第2章  MSP430系列單片機應(yīng)用選型  2.1  MSP430X1XX系列單片機    2.1.1  MSP430X11X系列    2.1.2  MSP430F15X/F16（1）X系列  2.2  MSP430F2XX系列單片機    2.2.1  MSP430F20XX    2.2.2  MSP430X261X  2.3  MSP430X4XX系列單片機  2.4  MSP430系列單片機選型表  2.5  小  結(jié)  2.6  思考題與習(xí)題第3章  MSP430單片機結(jié)構(gòu)  3.1  MSP430結(jié)構(gòu)概述  3.2  MSP430 CPU的結(jié)構(gòu)和特點    3.2.1  MSP430 CPU的主要特征和功能    3.2.2  MSP430 CPU的寄存器資源  3.3  MSP430存儲器的結(jié)構(gòu)和地址空間    3.3.1  存儲空間概述    3.3.2  數(shù)據(jù)存儲器    3.3.3  程序存儲器    3.3.4  外圍模塊寄存器  3.4  MSP430的功耗管理模塊    3.4.1  上電復(fù)位（POR）與上電清除（PUC）    3.4.2  掉電保護（BOR）    3.4.3  電源電壓檢測（SVS）    3.4.4  低功耗  3.5  小結(jié)  3.6  思考題與習(xí)題第4章  MSP430單片機指令系統(tǒng)與程序設(shè)計  4.1  指令系統(tǒng)概況    4.1.1  指令系統(tǒng)的分類    4.1.2  指令書寫格式    4.1.3  指令代碼格式    4.1.4  指令系統(tǒng)中的符號說明    4.1.5  無需ROM補償?shù)姆抡嬷噶?   4.1.6  MSP430單片機指令速查表  4.2  尋址方式  4.3  指令系統(tǒng)介紹    4.3.1  數(shù)據(jù)傳送類指令    4.3.2  數(shù)據(jù)運算類指令    4.3.3  邏輯操作指令    4.3.4  位操作指令    4.3.5  跳轉(zhuǎn)與程序流程的控制類指令  4.4  程序設(shè)計    4.4.1  程序設(shè)計基礎(chǔ)    4.4.2  匯編語言程序設(shè)計    4.4.3  C語言程序設(shè)計  4.5  小結(jié)  4.6  思考題與習(xí)題第5章  MSP430單片機片內(nèi)外圍模塊  5.1  時鐘模塊    5.1.1  時鐘模塊設(shè)計要求    5.1.2  MSP430X1XX系列時鐘模塊    5.1.3  MSP430X2XX系列時鐘模塊    5.1.4  MSP430F4XX系列時鐘模塊    5.1.5  時鐘晶振失效的安全操作    5.1.6  時鐘模塊應(yīng)用舉例  5.2  電源電壓監(jiān)控SVS    5.2.1  SVS的特點與結(jié)構(gòu)    5.2.2  SVS的寄存器    5.2.3  SVS的應(yīng)用舉例  5.3  MSP430各種端口    5.3.1  MSP430端口概述    5.3.2  端口P1和P2    5.3.3  端口P3～P8    5.3.4  端口COM和S  5.4  定時器    5.4.1  MSP430定時功能及其實現(xiàn)    5.4.2  看門狗定時器    5.4.3  16位定時器A    5.4.4  16位定時器B    5.4.5  基本定時器    5.4.6  實時時鐘  5.5  MSP430的LCD控制器    5.5.1  液晶驅(qū)動模塊概述    5.5.2  液晶驅(qū)動模塊功能結(jié)構(gòu)    5.5.3  液晶驅(qū)動模塊應(yīng)用舉例  5.6  LCD_A控制器    5.6.1  LCD控制器與LCD_A控制器的比較    5.6.2  LCD_A控制器的操作    5.6.3  LCD_A控制寄存器  5.7  FLASH存儲器模塊    5.7.1  FLASH存儲器結(jié)構(gòu)    5.7.2  FLASH存儲器寄存器及操作    5.7.3  FLASH模塊操作舉例  5.8  USART的異步模式    5.8.1  MSP430串行通信概述    5.8.2  異步操作原理與操作    5.8.3  異步通信寄存器    5.8.4  異步操作應(yīng)用舉例  5.9  USART的同步模式    5.9.1  SPI概述    5.9.2  同步操作原理與操作    5.9.3  同步通信寄存器    5.9.4  同步操作應(yīng)用舉例  5.10  USART的I2C模式    5.10.1  I2C概述    5.10.2  I2C原理與操作    5.10.3  I2C模塊寄存器及相關(guān)操作    5.10.4  I2C應(yīng)用舉例  5.11  USCI模塊    5.11.1  USCI模塊的結(jié)構(gòu)    5.11.2  USCI和USART的區(qū)別  5.12  比較器A及其增強模塊    5.12.1  比較器的結(jié)構(gòu)與操作    5.12.2  比較器A寄存器    5.12.3  比較器A應(yīng)用舉例    5.12.4  比較器A增強模塊  5.13  MSP430模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊    5.13.1  模/數(shù)轉(zhuǎn)換概述    5.13.2  ADC12的結(jié)構(gòu)    5.13.3  ADC12寄存器    5.13.4  ADC12轉(zhuǎn)換模式    5.13.5  ADC12應(yīng)用舉例  5.14  SD16_A模塊    5.14.1  SD16-A的特點與結(jié)構(gòu)    5.14.2  SD16-A模塊的操作    5.14.3  SD16-A寄存器    5.14.4  SD16-A應(yīng)用舉例  5.15  MSP430的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊    5.15.1  數(shù)/模轉(zhuǎn)換概述    5.15.2  DAC12的結(jié)構(gòu)與功能    5.15.3  DAC12寄存器    5.15.4  DAC12操作    5.15.5  DAC12應(yīng)用舉例  5.16  硬件乘法器  5.17  DMA控制器    5.17.1  MSP430 DMA控制器的結(jié)構(gòu)與功能    5.17.2  DMA控制器的相關(guān)操作    5.17.3  DMA寄存器    5.17.4  DMA應(yīng)用舉例  5.18  OA運算放大器    5.18.1  OA模塊概述    5.18.2  OA的操作    5.18.3  OA的模式配置    5.18.4  OA寄存器    5.18.5  OA應(yīng)用舉例  5.19  SCAF  5.20  小結(jié)第6章  MSP430單片機應(yīng)用基礎(chǔ)  6.1  MSP430常用接口設(shè)計    6.1.1  鍵盤接口    6.1.2  LED顯示接口    6.1.3  液晶顯示接口    6.1.4  常用的LED驅(qū)動功率接口    6.1.5  繼電器型驅(qū)動接口  6.2  MSP430片內(nèi)外圍模塊的應(yīng)用    6.2.1  定時器    6.2.2  比較器    6.2.3  SPI同步操作    6.2.4  A/D、D/A和DMA  6.3  典型外圍模擬器件簡介    6.3.1  電源器件    6.3.2  高精度ADC器件    6.3.3  接口驅(qū)動器件    6.3.4  RF通信器件  6.4  小結(jié)  6.5  思考題與習(xí)題第7章  MSP430單片機實踐  7.1  MSP430集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境IAR EW430    7.1.1  IAR Embedded Workbench概述    7.1.2  IAR EW430基本操作    7.1.3  C-SPY硬件仿真調(diào)試    7.1.4  C-SPY軟件模擬調(diào)試    7.1.5  用戶自定義庫文件的使用  7.2  MSP430集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境TI CCE    7.2.1  TI Code Composer Essentials概述    7.2.2  TI CCE的基本操作  7.3  MSt430-EXP-4XX開發(fā)實驗板    7.3.1  MSP430-EXP-4XX開發(fā)實驗板簡介    7.3.2  MSP430-EXP-4XX開發(fā)實驗板結(jié)構(gòu)    7.3.3  MSP430-EXP-4XX開發(fā)實驗板使用說明  7.4  基礎(chǔ)實驗    7.4.1  實驗1，I/O與時鐘    7.4.2  實驗2，鍵盤與LED    7.4.3  實驗3，定時器    7.4.4  實驗4，外圍模塊    7.4.5  實驗4，使用口線模擬I2C    7.4.6  實驗6，同步通信模塊與擴展FLASH    7.4.7  實驗7，ADC與LCD    7.4.8  實驗8，圖形點陣LCD    7.4.9  實驗9，超低功耗實驗  7.5  拓展實驗    7.5.1  實驗1，USART與M_Bus、RS485、RS232通信    7.5.2  實驗2，模擬定時時間與RS485通信    7.5.3  實驗3，SPI接口擴展RF/Zigbee實驗  7.6  小結(jié)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概述1.1　單片微型計算機1.1.1　單片機的概念微型計算機（微機）具有體積小、價格低、使用方便、可靠性高等一系列優(yōu)點，因此一問世就顯示出強大的生命力，被廣泛應(yīng)用于國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)管理等領(lǐng)域。近年來微處理器高速發(fā)展，已滲透到人類生活的各個領(lǐng)域，給人類世界帶來了難以估量的深刻變革?？v觀微處理器的發(fā)展，可以明顯地看出正朝著兩個方向進行：一是朝著面向數(shù)據(jù)運算、信息處理等功能的系統(tǒng)機方向發(fā)展。系統(tǒng)機以速度快、功能強、存儲量大、軟件豐富、輸入/輸出設(shè)備齊全為主要特點，采用高級語言編程，適用于數(shù)據(jù)運算、文字信息處理、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等場合。另一方面，在有些應(yīng)用領(lǐng)域中，如智能化儀器儀表、通信設(shè)備、自動控制設(shè)備、汽車乃至家用電器等，要求的運算、控制功能相對并不很復(fù)雜，但對體積、成本、功耗等的要求卻比較苛刻。為適應(yīng)這方面的需求，產(chǎn)生了一種將中央處理器、存儲器、I/0接口電路以及連接它們的總線都集成在一塊芯片上的計算機，即所謂的單片微型計算機，簡稱單片機（Single Chip Microcomputer）。單片機在設(shè)計上主要突出了控制功能，調(diào)整了接口配置，在單一芯片上制成了結(jié)構(gòu)完整的計算機，因此也稱為微控制器（MCU）。單片機分為通用型和專用型兩大類，通常所說的單片機和本書介紹的MSP430系列單片機都是指通用型單片機。通用型單片機是把可開發(fā)的資源全部提供給使用者。專用型的單片機也叫專用微控制器，是針對某些應(yīng)用專門設(shè)計的，例如頻率合成調(diào)諧器、錄音機機芯控制器、打印機控制器等。

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