MSP430系列十六位超低功耗单片机教学实验系统实验教程

《MSP430系列十六位超低功耗单片机教学实验系统实验教程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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MSP430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器(MixedSignalPocessor)。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。1.1MSP430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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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。33．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、21(USART0、I)，硬件乘法器，液晶驱动器，10位，12，14位A

7、DC，12位DAC，1C总线，直接数据存取(DMA)，端口1-6(P1-P6)，基本定时器(BasicTimer)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(TimerA和TimerB)具有捕获，比较功能；大量的捕获，比2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1C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