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1、20022004 1华东师范大学计算机科学技术系华东师范大学计算机科学技术系DEP.OF COMPUTER SCIENCEEAST DEP.OF COMPUTER SCIENCEEAST CHINZ NORMAL UNIVERSITYCHINZ NORMAL UNIVERSITYMSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用http:/MSP430-20022004 - 2l 概述 l MSP430单片机结构 l MSP430指令系统与程序设计 l MSP430单片机片内外围模块 l MSP430单片机应用MSP430-20022004 - 3概述l 单片微型计算机 v单片机的概念 v单片机的
2、特点 v单片机的应用l MSP430系列单片机 vMSP430系列单片机的特点 vMSP430系列单片机的发展与应用l MSP430应用选型 vMSP430系列单片机命名规则 vMSP430系列单片机选项 l 思考题与习题MSP430-20022004 - 4微处理器的发展l 一是朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方向发 展。系统机以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输 入/输出设备齐全为主要特点，采用高级语言编程，适用于 数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等场合。 l 另一方面，在一些应用领域中，如智能化仪器仪表、电讯 设备、自动控制设备、汽车乃至家用电器等，要求的运算 、控
3、制功能相对并不很复杂，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，因此，单片机也称为微控制器（ MCU） MSP430-20022004 - 5单片机的特点l 小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便地组装成各种 智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。l 面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务
4、，因而能获得最佳性能价格比。 l 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能 可靠地工作，这是其他机型无法比拟的。l 可以很方便地实现多机和分布式控制。使整个系统的效率 和可靠性大为提高。 MSP430-20022004 - 6单片机的应用 l 工业控制 ：单片机的结构特点决定了它特别适用于各种控制系统。它 既可以作单机控制器，有可作为多级控制的前沿处理机用于控制系统 ，应用领域相当广泛。例如：用于各种机床控制、电机控制、工业机 器人、各种生产线、各种过程控制、各种检测系统等。在军事工业中 ：导弹控制、鱼类制导控制、智能武器装置、航天导航系统等。在汽 车工业中：点火控制、变速器控制、防
5、滑刹车、排气控制等。 l 智能化的仪器仪表：单片机用于包括温度、湿度、流量、流速、电压 、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素测定等和各类仪器仪 表中，使仪器仪表数字化、智能化、微型化，功能大大提高。 l 日常生活中的电器产品：单片机可用于电子秤、录像机、录音机、彩 电、洗衣机、高级电子玩具、冰箱、照相机、家用多功能报警器等。 l 计算机网络与通信方面：单片机可用BIT BUS、CAN、以太网等构成分 布式网络的系统，还可以用于调制解调器、各种智能通信设备（例如 小型背负式通信机、列车无线通信等）、无线遥控系统等。 l 计算机外部设备：单片机可以用于温氏硬盘驱动器、微型打印机、图 形终端、
6、CRT显示器等。 MSP430-20022004 - 7MSP430系列单片机特点l 超低功耗 l 强大的处理能力 l 高性能模拟技术及丰富的片上外围模块 l 系统工作稳定 l 方便高效的开发环境 MSP430-20022004 - 8MSP430系列单片机命名规则MSP430-20022004 - 9第一章习题l 微处理器的发展方向是什么？ l 单片机的概念是什么？ l 单片机和我们通常所用的微型计算机有什么区别和联系？ l 单片机常见的领用领域有哪些？ l 如何理解MSP430系列单片机的“单片”解决能力？ l MSP430系列单片机最显著特性是什么？ l 如何理解MSP430系列单片机的
7、低功耗特性？ l 为什么MSP430系列单片机特别适用于电池供电和手持设备？ l 如何理解MSP430系列单片机的强大处理能力？在开发环境方面， MSP430系列单片机和传统单片机相比，有哪些显著优势？ l 构成MSP430系列单片机的各类存储器有什么特点？各自适用于哪些场 合？ l MSP430系列单片机应用选型的依据是什么？ MSP430-20022004 - 10MSP430单片机结构l MSP430单片机结构概述 l MSP430系列产品 v无LCD驱动系列产品 v有LCD驱动系列产品 l MSP430 CPU结构和特点 l MSP430存储器和地址空间 v程序存储器 v数据存储器 v
8、外围模块寄存器 l 思考题与习题MSP430-20022004 - 11MSP430结构 l 16位CPU通过总线连接到存储器和外围模块。 l 直接嵌入仿真处理，具有JTAG接口。 l 能够降低功耗，降低噪声对存储器存取的影响。 l 16位数据宽度，数据处理更为有效。 MSP430-20022004 - 12MSP430系列单片机包含以下主要功能部件： l CPU：MSP430系列单片机的CPU和通用微处理器基本相同，只是在设 计上采用了面向控制的结构和指令系统。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。
9、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。 l 存储器：存储程序、数据以及外围模块的运行控制信息。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。 l 外围模块：经过MAB、MDB、中断服务及请求线与CPU相连。 MSP430不同系列产品所包含外围模块的种类及数目可能不同。它们分 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、
10、DMA控制器等。 MSP430-20022004 - 13MSP430X11X系列 MSP430-20022004 - 14MSP430X12X系列 MSP430-20022004 - 15MSP430X13X系列 MSP430-20022004 - 16MSP430X14X系列 MSP430-20022004 - 17MSP430F15X/F16(1)X 系列 MSP430-20022004 - 18MSP430F15X/F16(1)X 系列MSP430-20022004 - 19MSP430X41X系列 MSP430-20022004 - 20MSP430F43X系列 MSP430-200
11、22004 - 21MSP430F44X系列 MSP430-20022004 - 22MSP430 CPU的主要特征 l n 精简指令集高度正交化 l n 寄存器资源丰富 l n 寄存器操作为单周期 l n 16位地址总线 l n 常数发生器 l n 直接的存储器到存储器访问MSP430-20022004 - 23MSP430存储器结构和地址空间 MSP430-20022004 - 24本章小结 l 在结构上MSP430系列单片机集成了一部计算机的各个基本 组成部分。虽然其工作原理与普通微机并无差异，但 MSP430系列单片机在结构上更加突出了体积小、功能强、 面向控制的特点，具有很高的性能价
12、格比。 l MSP430系列单片机由CPU、存储器和外围模块组成，这些 部件通过内部地址总线、数据总线和控制总线相连构成单 片微机系统。 l MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集的宗旨来设计的 。具有丰富的寄存器资源、强大的处理控制能力和灵活的 操作方式。 l MSP430的存储器结构采用了统一编址方式，可以使得对外 围模块寄存器的操作象普通的RAM单元一样方便、灵活。 MSP430存储器的信息类型丰富，并具有很强的系统外围模 块扩展能力。 MSP430-20022004 - 25思考题与习题 l1. MSP430系列FLASH型单片机有什么优势？ l2. MSP430X1XX系列单片
13、机的主要特征是什么？ l3. MSP430X4XX系列单片机的主要特征是什么？ l4. MSP430X1XX和MSP430X4XX系列单片机有什么区别和联系？ l5. MSP430F15/16X和其他型号系列单片机相比有哪些特点？ l6. MSP430F15X和MSP430F16X有什么区别和联系？ l7. 单片机和典型微型计算机在结构上有什么区别？ l8. MSP430系列单片机内部包含哪些主要功能部件？ l9. MSP430系列单片机的CPU有哪些“面向控制”的特性？ l10. MSP430系列单片机的CPU寄存器有什么特点？应该如何正确应用？ l11. MSP430系列单片机的直接寻址能
14、力为多少字节？ l12. MSP430系列单片机CPU状态寄存器的作用是什么？各位的含义是什么？ l13. MSP430系列单片机CPU常数发生器的作用是什么？ l14. MSP430系列单片机存储器的组织方式是什么？ l15. MSP430系列单片机存储器的组织方式与CPU的RISC结构有什么关系？ l16. 为什么说MSP430系列单片机还有很大的系统外围模块扩展能力？ l17. MSP430系列单片机具有怎样的中断处理能力？ l18. MSP430系列单片机数据存储器的最低地址是什么？程序存储器的最高地址是什么？ l19. 程序存储器一般用来存储哪几类信息？各类信息的含义是什么？ l20
15、. 数据存储器由那些部分组成？这些部分分别用来存储什么类型的数据？ l21. 外围模块寄存器所对应的存储单元在操作上和普通RAM单元有什么区别和联系？ l22. MSP430内部数据总线有那些形式？这么安排有什么好处？ l23. MSP430系列FLASH型单片机的串行在线可编程的含义是什么？MSP430-20022004 - 26MSP430指令系统与程序设计l 指令系统概述 l 寻址方式 l 指令系统介绍 v数据传送类指令 v数据运算类指令 v逻辑操作指令 v位操作指令 v跳转与程序流程的控制类指令 l 程序设计 v程序设计基础 v汇编语言程序设计 vC语言程序设计 l 思考题与习题MSP
16、430-20022004 - 27MSP430单片机片内外围模块l 时钟模块 l 低功耗结构 l MSP430各种端口 l 定时器 l MSP430液晶驱动模块 l 硬件乘法器 l FLASH存储器模块 l 比较器A l DMA控制器 l MSP430系列通用串行通信模块的异步模式 l MSP430系列通用串行通信模块的同步模式 l MSP430系列通用串行通信模块的I2C模式 l MSP430模数转换模块 l MSP430数模转换模块 l 思考题与习题MSP430-20022004 - 28MSP430单片机应用l MSP430常用接口设计 v 键盘接口 v LED显示接口 v 液晶显示接口 v
