msp430系列微控制器时钟模块_3

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1、第3章MSP430系列微控制器的时钟系统目标通过本章的学习，应掌握以下知识●时钟的概念●时钟源的分类和特点●寄存器的概念●MSP430系列微控制器的时钟系统●位运算操作符●利用逻辑运算实现位寻址●自主工作的MSP430微控制器芯片●时钟信号的频率稳定度引言图2.8中的程序示例，led_8.c，只能通过硬件开发工具进行单步仿真来观察发光二极管的工作，不能将完成编辑、调试的程序下载到芯片使其自主运行，这是因为程序运行的速度太快。如果每次向并行数字输入/输出端口P1发送一次数据，然后等待一段时间，例如1s，这样将能够清楚地观察到发光二极管的显示情况。微控制器的工作是在一个被称为

2、时钟的周期方波信号同步下进行的。每来一个这样的方波信号，微控制器执行一条指令。指令执行速度，即程序的执行速度，是与时钟频率成正比例的，因此如果希望利用编写程序，通过执行程序获得希望的时间延迟，那么需要首先知道系统的时钟频率。执行程序需要的时钟周期数量乘时钟周期的数值就获得时间延迟的具体值。本节将介绍MSP430系列芯片的时钟系统组成，工作过程。驱动时钟系统工作的振荡器具有多种类型，它们具有各自的特点。MSP430系列微控制器可以使用具有电路结构简单、工作频率容易调整的RC振荡器，也可以使用具有高频率稳定度的晶体振荡器。如图1.1所示，MSP430系列微控制器通过存储器地址

3、总线（MAB）和数据总线（MDB）与程序存储模块、数据存储模块以及各种外部设备模块连接起来，并采用统一的CPU指令和寻址模式。各种外部设备模块在这里被等效为“寄存器”这样的一种特殊存储器。向寄存器写入数据能够实现对外部设备模块工作的控制，从寄存器读取数据能够获得外部设备模块的工作结果。173.1MSP430系列微控制器的时钟系统3.1.1MSP430x2xx系列芯片的时钟系统MSP430x2xx系列微控制器芯片的时钟系统方框图如图3.1所示。图3.1MSP430系列芯片的时钟系统方框图MSP430x2xx系列芯片的时钟系统具有4种时钟信号源：内部数控振荡器（DCO）、内部

4、低功耗振荡器（VLO）、低频振荡器（LFXT1）和高频振荡器（XT2）。这些时钟信号源被用来产生芯片内部使用的3种时钟信号：主时钟信号（MCLK）、子时钟信号（SMCLK）和辅助时钟信号（ACLK）。主时钟信号（MCLK）支持芯片CPU的工作，子时钟信号（SMCLK）和辅助时钟信号（ACLK）支持芯片内部外围模块的工作。17数控振荡器（DCO）的工作可以不需要外部器件的支持，因此降低了电路的复杂程度，但是它的工作原理是基于RC振荡器，工作频率的稳定度不高。内部低功耗振荡器（VLO）提供12kHz固定的时钟信号。低频振荡器（LFXT1）和高频振荡器（XT2）都需要一个外部晶

5、体谐振电路，但是具有较高的工作频率稳定度。采用2个晶体谐振电路的目的是能够让一个工作在较高的工作频率，另一个则工作在较低的工作频率。使用较高的工作频率可以使信号处理速度快；使用较低的工作频率可以降低芯片功耗。并不是每一种芯片都支持全部4种时钟信号源。例如MSP430G2231芯片不支持高频振荡器（XT2），也不支持低频振荡器（LFXT1）的高频模式。时钟系统能够通过向一些被称作为寄存器的等效存储单元写入数据来选择时钟信号源。时钟系统还具有一些能够改变时钟信号源频率的寄存器。3.1.1时钟系统的相关寄存器MSP430系列微控制器芯片的管脚具有多种功能，通过对相关寄存器进行设

6、置能够实现需要的功能。时钟系统也具有多种信号源，如何使用其中的一种？数控振荡器（DCO）的工作频率可以调整，如何进行调整？同样，这些问题也可以通过对相关寄存器进行设置就能够实现。进一步讲，具有冯·诺依曼结构的计算机的工作可以理解为从某个地址读取指令，或者将计算结果送往某个地址。CPU对MSP430系列芯片内部功能模块的控制也可以理解为向它写入数据，或者从其读取数据。为了区别通常的程序存储器和数据存储器的访问，把对这些芯片内部功能模块的访问称作为对寄存器的访问。CPU通过向相应的寄存器写入数据控制对应的芯片内部功能模块的工作，从相应的寄存器读出数据获得对应的芯片内部功能模块

7、的工作结果。配置系统时钟涉及状态寄存器（SR）、中断使能寄存器1（IE1）、中断标志寄存器1（IFG1）、数控振荡器（DCO）控制寄存器（DCOCTL）、系统时钟控制寄存器1（BCSCTL1）、系统时钟控制寄存器2（BCSCTL2）和系统时钟控制寄存器3（BCSCTL3）。这里状态寄存器（SR）、中断使能寄存器1（IE1）和中断标志寄存器1（IFG1）不属于时钟系统模块，但是它们的一些内容影响到时钟系统模块的工作。下面的寄存器介绍内容包括寄存器中每一位的位地址、位名称、操作方式、复位值以及每一位的功用。操作方式表示对位可以进行