MSP430F149中文用户手册.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：4.56M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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第一章MSP430单片机概述

第二章MSP430F169单片机简介

第三章BCS基本时钟系统

3.1基本时钟系统概述

3.2时钟源

3.3基本时钟系统寄存器

3.4基本时钟系统头文件定义

3.5基本时钟系统例程

第四章LPM超低功耗模块

第五章I/O端口

5.1I/O端口概述

5.2端口控制寄存器

5.3端口原理图

第六章WDT看门狗定时器

6.1看门狗定时器概述

6.2看门狗定时器结构

6.3看门狗定时器寄存器

6.4看门狗定时器操作

6.5看门狗定时器头文件定义

6.6看门狗定时器示例程序

第七章TimerA 16定时器A模块

7.1 16位定时器A模块概述

7.2 16位定时器模块结构

7.3 16位定时器模块寄存器

7.4 16位定时器A模块工作原理

7.5 16位定时器A模块捕获/比较工作原理

7.6 16位定时器A模块输出工作原理

7.7 16位定时器A模块头文件定义

7.8 16位定时器A模块示例程序

第八章HM硬件乘法器

第九章FLASH存储模块

第十章CA比较器A模块

第十一章DMA模块

第十二章USART串行通信模块（UART）

12.1异步串行通信模块概述

12.2异步串行通信模块原理图

12.3异步串行通信模块寄存器

12.4异步串行通信模块操作

12.5异步串行通信模块操作例程

第十三章ADC12模数转换模块

13.1模数转换概述

13.2 ADC结构

13.3 ADC寄存器

13.4 ADC12转换模式

第十四章 DAC12数模转换模块

14.1数模转换概述

14.2 DAC12与性能

14.3 DAC12寄存器

14.4 DAC12操作

14.5 DAC12的设置的应用

第二部分

第一章系统板总体介绍

1.1实验板电路原理图

第二章外围电路介绍

2.1 DSI302实时钟芯片

2.2RS232电路

2.3RS485电路

第三部分

实验一设置基本时钟系统

实验二调整DCO发生器

实验三 I/O操作

实验四中断服务矢口矢口程序

实验五超低功耗模式

实验六定时器A的基本操作（一）

实验七定时器A的基本操作（二）

实验八 PWM波形产生

实验九看门狗定时器

实验十 FLASH的读写

实验十一串口操作

实验十二数模转换

实验十三模数转换

实验十四暖气计费表

实验十五智能化气表

MSP430 系列十六位超低功耗单片机教学实验系统实验教程赵建谢楷沈雪亮张宝梁海军杨乐林庹明光徐常志编写西安电子科技大学测控工程与仪器系 2006 年 5 月 1

第一部分 MSP430 系列单片机系统原理 2

第一章 MSP430 单片机概述系列单片机是美国德州仪器(TI)1996 年开始推向市场的一种 16 位超低功耗的混合信号处理 MSP430 器(Mixed Signal Pocessor)。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。 1.1 MSP430 系列单片机的特点虽然 MSP430 系列单片机推出时间不是很长，但由于其卓越的性能，在短短几年时间里发展极为迅速，应用也日趋广泛。MSP430 系列单片机针对各种不同应用，包括一系列不同型号的器件。主要特点有： 1．超低功耗 MSP430 系列单片机的电源电压采用 1.8~3.6V 低电压，RAM 数据保持方式下耗电仅 0.1uA，活动模式耗电 250pA／MIPS(MIPS：每秒百万条指令数)，IO 输入端口的漏电流最大仅 50nA。 MSP430 系列单片机有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：基本时钟系统和锁频环(FLL 和 FLL+)时钟系统或 DCO 数字振荡器时钟系统。由时钟系统产生 CPU 和各功能模块所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时使用的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明显的差异。在系统中共有种活动模式(AM)和 5 种低功耗模式 (LPM0~LPM4）。另外，MSP430 系列单片机采用矢量中断，支持十多个中断源，并可以任意嵌套。用中断请求将 CPU 唤醒只要 6us，通过合理编程，既以降低系统功耗，又可以对外部事件请求作出快速响应。在这里．需要对低功耗问题作一些说明。首先，对一个处理器而言，活动模式时的功耗必须与其性能一起来考察、衡量，忽略性能来看功耗是片面的。在计算机体系结构中，是用 W／MIPS(瓦特／百万指令每秒)来衡量处理器的功耗与性能关系的，这种标称方法是合理的。MSP430 系列单片机在活动模式时耗电 250uA／MIPS，这个指标是很高的(传统的 Mcs51 单片机约为 10～20mA／MIPS)。其次，作为一个应用系统，功耗是整个系统的功耗，而不仅仅是处理器的功耗。比如，在一个有多个输入信号的应用系统中，处理器输入端口的漏电流对系统的耗电影响就较大了。MSP430 单片机输入端口的漏电流最大为 50nA，远低于其他系列单片机(一般为l~10uA)。另外，处理器的功耗还要看它内部功能模块是否可以关闭．以及模块活动情况下的耗电．比如低电压监测电路的耗电等。还要注意，有些单片机的某些参数指标中．虽然典型值可能很小，但最大值和典型值相差数十倍，而设计时要考虑到最坏情况，就应该关心参数标称的最大值，而不是典型值。总体而言， MSP430 系列单片机堪称目前世界上功耗最低的单片机，其应用系统可以做到用一枚电池使用 10 年。 2．强大的处理能力 MSP430 系列单片机是 16 位单片机，采用了目前流行的、颇受学术界好评的精简指令集(RISC)结构，一个时钟周期可以执行一条指令(传统的 MCS51 单片机要 12 个时钟周期才可以执行一条指令)，使 MSP430 在 8MHz 晶振工作时，指令速度可达 8MIPS(注意：同样 8MIPS 的指令速度，在运算性能上 16 位处理器比 8 位处理器高远不止两倍)。不久还将推出 25～30MIPS 的产品。同时，MSP430 系列单片机中的某些型号，采用了一股只有 DSP 中才有的 16 位多功能硬件乘法器、硬件乘．加(积之和)功能、DMA 等一系列先进的体系结构，大大增强了它的数据处理和运算能力，可以有效地实现一些数字信号处理的算法(如 FFT、DTMF 等)。这种结构在其他系列单片机中尚未使用。 3

3．高性能模拟技术及丰富的片上外围模块 MSP430 系列单片机结合 TI 的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设。视型号不同可能组合有以下功能模块：看门狗(WDT)，模拟比较器 A，定时器 A(Timer_A)，定时器 B(Timer_B)，串口 0、 1(USART0、I)，硬件乘法器，液晶驱动器，10 位，12，14 位 ADC，12 位 DAC，12C 总线，直接数据存取(DMA)，端口 1-6(P1-P6)，基本定时器(Basic Timer)等。其中，看门狗可以在程序失控时迅速复位：模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出高精度(10~11 位)的 A/D 转换器：16 位定时器(Timer A 和 TimerB)具有捕获，比较功能；大量的捕获，比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM 等；多功能串口(USART)可实现异步、同步和 12C 串行通信，可方便地实现多机通信等应用；具有较多的 I/O 端口，最多达 6*8 条 I/O 口线，IO 输出时，不管是灌电流还是拉电流，每个端口的输出晶体管都能够限制输出电流(最大约 25mA)，保证系统安全：PI、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；12 位 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达 200Kb/s，能够满足大多数数据采集应用：LCD 驱动模块能直接驱动液晶多达 160 段；F15x 和 F16x 系列有两路 12 位高速 DAC，可以实现直接数字波形合成等功能：硬件 12C 串行总线接口可以扩展 12C 接口器件：DMA 功能可以提高数据传输速度，减轻 CPU 的负荷。 MSP430 系列单片机的丰富片内外设，在目前所有单片机系列产品中是非常突出的，为系统的单片解决方案提供了极大的方便。 4．系统工作稳定上电复位后，首先由 DCO_CLK 启动 CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用做 CPU 时钟 MCLK 时发生故障，DCO 会自动启动，以保证系统正常工作。这种结构和运行机制，在目前各系列单片机中是绝无仅有的。另外，MSP430 系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为 -40~+85"C，运行稳定、可靠性高，所设计的产品适用于各种民用和工业环境。 5．方便高效的开发环境目前 MSF430 系列有 OTF 型、FLASH 型和 ROM 型 3 种类型的器件，国内大量使用的是 FLASH 型。这些器件的开发手段不同，对于 OTF，型和 ROM 型的器件是使用专用仿真器开发成功之后再烧写或掩膜芯片。对于 FLASH 型则有十分方便的开发调试环境．因为器件片内有 JTAG 调试接口，还有可电擦写的 FLASH 存储器，因此采用先通过 JTAG 接口下载程序到 FLASH 内，再由 JTAG 接口控制程序运行、读取片内 CPU 状态，以及存储器内容等信息供设计者调试，整个开发(编译、调试)都可以在同一个软件集成环境中进行。这种方式只需要一台 PC 机和一个 JTAG 调试器，而不需要专用仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和 C 语言。目前较好的软件开发工具是 IAR WORKBENCH V3.10。这种以 FLASH 技术、JTAG 调试、集成开发环境结合的开发方式，具有方便、廉价、实用等优点，在单片机开发中还较为少见。其他系列单片机的开发一般均需要专用的仿真器或编程器。另外，2001 年 TI 公司又公布了 BOOTSTRAP 技术，利用它可在保密熔丝烧断以后，只要几根硬件连线，通过软件口令字(密码)，就可更改并运行内部的程序，这为系统固件的升级提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令字可达 32 个字节长度。 4

1.2 MSP430 系列单片机的发展和应用 TI 公司从 1996 年推出 MSP430 系列开始到 2000 年初，推出了 33x、32X、3lx 等几个系列。MSP430 的 33x、32x、31x 等系列具有 LCD 驱动模块，对提高系统的集成度较有利。每个系列有 ROM 型(c)、OTP 型(P)和 EPROM 型(E)等芯片。EPROM 型的价格昂贵，运行环境温度范围窄．主要用于样机开发。这也表明了这几个系列的开发模式，即用户可以用 EPROM 型开发样机，用 OTP 型进行小批量生产，而 ROM 型适应大批量生产的产品。MSP430 的 3XX 系列，在国内几乎没有使用。随着 FLASH 技术的迅速发展， TI 公司也将这一技术引入 MSP430 系列单片机中。2000 年推出了 F11X／11x1 系列，这个系列采用 20 脚封装，内存容量、片上功能和 I/O 引脚数比较少，但是价格比较低廉。在 2000 年 7 月推出了带 ADC 或硬件乘法器的 F13x、F14x 系列。在 2001 年 7 月到 2002 年又相继推出了带 LCD 控制器的 F4lx、F43x、 F44x。TI 在 2003 到 2004 年期间推出了 F15x 和 F16x 系列产品。在这一新的系列中，有了两个方面的发展。一是增加了 RAM 的容量，如 F1611 的 RAM 容量增加到了 10KB，这样就可以引入实时操作系统(RTOS) 或简单文件系统等。二是从外围模块来说，增加了 I2C、DMA、DAC12 和 SVS 等模块。近两年，TI 公司针对某些特殊应用领域，利用 MSP430 的超低功耗特性，还推出了些专用单片机，如专门用于电量计量的 MSP430FE42x，用于水表、气表、热表等具有无磁传感模块的 MsP430FW42x，以及用于人体医学监护(血糖、血压、脉搏等)的 MSP430FG42X 单片机。用这些单片机来设计相应的专用产品，不仅具有 MSP430 的超低功耗特性，还能大大简化系统设计。根据 TI 在 MsP430 系列单片机上的发展计划．在今后将陆续推出性能更高、功能更强的 F5XX 系列，这一系列单片机运行速度可达 25~30MIPS，并具有更大的 FLASH(128KB)及更丰富的外设接 ISP(CAN、USB 等)。 MSP430 系列单片机不仅可以应用于许多传统的单片机应用领域，如仪器仪表、自动控制以及消费品领域，更适合用于一些电池供电的低功耗产品，如能量表(水表、电表、气表等)、手持式设备、智能传感器等，以及需要较高运算性能的智能仪器设备。 5

第二章 MSP430F169 单片机简介 2.1 特点 n 工作电压范围：1.8～3.6V n 超低功耗：活动模式：330uA，@1MHz，2.2V 待机模式：1.1uA 关闭模式(RAM 保持)：0.2uA 5 种省电模式 n 从等待方式唤醒时间：6us n 16 位 RISC 结构，125ns 指令周期 n 内置三通道 DMA。 n 12 位 A／D 带采样保持内部参考源。 n 双 12 位 D／A 同步转换。 n 16 位定时器 Timer_A。 n 16 位定时器 Timer B。 n 片内比较器 A n 串行通信 USART0(UART、SPI、I2C)接口 n 串行通信 USARTI(UART、SPl)接口 n 具有可编程电平检测的供电电压管理器，监视器。 n 欠电压检测器 n Bootstrap Loader n 串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的保密熔丝代码保护 2.2 器件系列 n MSP430F167 ：32KB+256B flash 存储器 1KB RAM n MSP430F168 ：48KB+256B flash 存储器 2KB RAM n MSP430F169 ：60KB+256B flash 存储器 2KB RAM n MSP430F1610 ：32KB+256B flash 存储器 5KB RAM n MSP430F1611 ：48KB+256Bflash 存储器 10KBRAM n MSP430F1612 ：55KB+256B flash 存储器 5KB RAM 6

2.3 封装和引脚图 MSP430F167，MSP430F168，MSP430F169 7

MSP430F1610，MSP430F1611，MSP430F1612 8

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