信息科学 Information Science 浅析msp430与51单片机的特点 葛亦斌，罗维，盛蒙蒙，邱烨 中国矿业大学计算机科学与技术学院，江苏徐州 221116 摘 要 在实际的设计应用中，我们常根据设计任务的复杂程度来决定选择什么样的单片机，因此，就必须了解各种单 片的的性能和特点，以及每一种之间的联系与区别。在选择芯片的时候应尽量使选择的芯片利用率最大化，并且使用方 便。本文主要介绍了C51单片机与MSP430单片机各自的特点及不同点。 关 键 词 低功耗；总线；开发工具；语言 中图分类号 TB8 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2009）03-0044-01 0 引言 在有些应用领域中，如智能化仪器仪表、自动控制设备、汽车 乃至家用电器等，要求的运算、控制功能相对并不是很复杂，但对体 积、成本、功耗等的要求却比较苛刻。为适应这方面的需求，产生了 一种将中央处理器、存储器、I/O接口电路以及连接它们的总线都集 成在一块芯片上的计算机，即所谓的单片微型计算机，简称单片机 （Single Chip Microcomputer）。单片机在设计上主要突出了控制功 能，调整了接口配置，在单一芯片上制成了结构完整的计算机，本文 主要比较msp430与51单片机的不同特点。 1 单片机的特点 单片机的发展先后经历了4位、8位、16位和32位等阶段。8位单 片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个 领域，8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位，代表了单片 机的发展方向，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用。MSP430 系列单片机是由TI公司开发的16位单片机，其突出特点是强调超低功 耗，非常适合于各种功率要求低的应用，典型应用是用在智能家庭仪 表、医疗设备和保安系统等方面。单片机的特点可归纳为以下几个方 面：集成度高；存储容量大；外部扩展能力强；控制功能强。 2 51单片机的部件 MCS-51单片机的逻辑部件，包括一个8为CPU及片内振荡器、 80514B掩膜ROM、87514KB EPROM、8031无ROM、特殊功能寄存 器SFR128B RAM、定时器/计数器T0及T1、并行I/O接口：P0、P1、 P2、P3；串行接口：:TXD、RXD；中断系统：INT0，INT1。 3 430特点及主要部件 3.1 主要部件 CPU：MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集和高透明的宗 旨而设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构 的仿真指令。这样可以提高指令执行速度和效率，增强了MSP430的 实时处理能力。 存储器：有程序存储器和数据存储器。对程序存储器访问总是以 字形式取得代码，而对数据可以用字或字节方式访问，其中MSP430 各系列单片机的程序存储器有ROM、OTP、EPROM和FLASH型。 外 围 模 块 ： 经 过 M A B 、 M D B 、 中 断 服 务 及 请 求 线 与 C P U 相 连 ， MSP430不同系列产品分别是以下一些外围模块的组合：时钟模块、 看门狗、定时器A、定时器B、比较器A、串口0、1、硬件乘法器、液 晶驱动器、模数转换、数模转换、端口、基本定时器、DMA控制器 等。 3.2 主要特点 超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片上外围 模块、系统工作稳定、方便高效的开发环境。 存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的 逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。 89C 51单片机是8位单片机，其指令是采用的被称为“CISC” 的复杂指令集，共具有111条指令。而 MSP430单片机是16位的单片 机，采用了精简指令集结构，只有简洁的27条指令，大量的指令则是 模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这 些内核指令均为单周期指令，功能强且运行的速度快。89C51单片机 本身的电源电压是5伏，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。 正常情况下消耗的电流为 24mA ，在掉电状态下，其耗电电流仍为 3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V，但是为了保存内 部 RAM 中的数据，还需要提供约50uA的电流。MSP430系列单片机 在低功耗方面有其优越之处。下面是430芯片支持的六种工作方式： 1）活动方式(AM) CPU和不同组合的外围模块被激活处于活动状 态； 2）低功耗0(LPM0) CPU停止工作，外围模块继续工作，ACLK和 SMCLK有效，MCLK的环路控制有效； 3）低功耗方式1(LPM1)CPU停止工作，外围模块继续工，ACLK 和SMCLK有效，MCLK的环路控制无效； 4）低功耗方式2 (LPM2) CPU停止工作，外围模块继续工作， ACLK有效、SMCLK和MCLK环路控制无效； 5）低功耗方式3(LPM3)CPU停止工作，外围模块继续工作， A C L K 有 效 、 S M C L K 和 M C L K 环 路 控 制 无 效 ， 并 且 数 字 控 制 振 荡 器 DCO 的DC发生器被关闭； 6）低功耗方式4(LPM4)CPU停止工作，外围模块继续工作， ( 如 果 提 供 外 部 时 钟 ) ， A C L K 信 号 被 禁 止 晶 体 振 荡 器 停 止 工 作 ， SMCLKMCLK环路控制无效，并且数字控制振荡器 DCO的DC发生器 被关闭。 89c51系列单片机由于其内部总线是8位的，其内部功能模块基 本上都是8位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但 是受其结构本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。 MSP430系列其基本架构是16位的，同时在其内部的数据总线经过转 换还存在8位的总线，在加上本身就是混合型的结构，因而对它这样 的开放型的架构来说，无论扩展 8 位的功能模块，还是16 位的功能模 块，即使扩展模数转换或数模转换这类的功能模块也是很方便的，这 也就是为什么MSP430系列产品和其中功能部件迅速增加的原因。 5 结论 本文主要阐述c51和msp430都有其自身的特点，它们都有各自的 优势。在今后我们在选择芯片的时候应尽量使选择的芯片利用率最大 化。 4 主要区别 参考文献 51单片机和430单片机的主要区别是51是8位的，430是16位的。 开发环境都有相应的c开发环境。51系列优点之一是它从内部的硬件 到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。 它的处理对象不是字或字节而是位，它不光能对片内某些特殊功能寄 [1] 沈建华，杨艳琴，翟骁曙.MSP430系列16位超低功耗单片机 实践与系统设计.北京：清华大学出版社，2005. [2] 万光毅，严义，刑春香.单片机实验与实践教程〔M〕.北 京：北京航空航天大学出版社，2001. 《科技传播》 2009•8(下) 44