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1、,第2章 MSP430系列单片机简介,2.1 MSP430系列单片机的发展与特点 2.2 MSP430系列单片机的选型 习题,2.1 MSP430系列单片机的发展与特点,2.1.1 MSP430系列单片机的发展 1996年，TI公司推出了MSP430系列单片机，该系列单片机具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，可以方便地构成各种超低功耗的单片机应用系统。MSP430系列单片机的发展过程可以大致分为四个阶段。,第一代：这一阶段以1996年推出的MSP430系列和到2000年初首先推出的33X、32X、31X等几个系列为代表，其主要的技术特征是实现了低电源电压供电，范围在2.55.5
2、 V之间，有5种节电模式，采用了16位RISC结构，使用外部单一32.768 kHz晶体，集成了LCD液晶驱动和A/D转换等，有利于提高系统的集成度。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。接着又推出了11X、11X1系列，MSP430的11X/11X1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，价格比较低廉。,第二代：这一阶段以2000年7月推出F13X/F14X系列为代表，其主要技术特征是增加了Flash存储器，同时又拓展了I/O接口。
3、在2001年7月到2002年TI公司又相继推出了F41X、F43X、F44X单片机。F41X单片机是目前应用比较广的单片机，它有48个I/O接口，96段LCD驱动。F43X、F44X系列是在13X、14X 的基础上，增加了液晶驱动器，将驱动LCD的段数由3XX系列的最多120段增加到160段, 并且相应地调整了显示存储器在存储区内的地址，为以后的发展拓展了空间。这种以 Flash 技术与 FET 开发工具组合的开发方式，具有方便、廉价、实用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开发方式。另外，2001年TI公司又公布了BOOTSTRAP技术，利用它可在烧断熔丝以后只要几根线就可更改并运行内部的
4、程序。这为系统软件的升级提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性，口令可达到32个字节的长度。,第三代：TI公司在2002年底和2003年期间又陆续推出了F15X和F16X系列的产品，其主要技术特征是RAM容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10 KB。这样可以突破RAM的限制，将实时操作系统(RTOS)引入MSP430。从外围模块来说，增加了I2、DMA、DAC12和SVS等模块。 第四代：在2003年，TI公司推出了专门用于电量计量的MSP430FE42X和用于水表、气表、热表上的具有无磁传感模块的MSP430FW42X单片机。在2004年，TI公司还推出了MSP
5、430X2XX系列，该系列单片机片内外设进一步精简，价格低廉，适合做一些简单应用。,2.1.2 MSP430系列单片机的特点 不同系列的MSP430单片机性能虽有不同，但是总体特性相似，概括如下： 五种省电模式，6 s内从待机模式唤醒； 低电压供电：1.83.6 V；耗电电流：0.1400 A (掉电工作模式：0.1 A；待机模式：0.8 A)； 16位RISC结构的CPU通过总线连接到存储器和外围模块； 三个时钟模块可提供三种时钟信号：ACLK、MCLK、SMCLK；, 多达64 KB寻址空间，包括ROM、RAM、Flash； 多个I/O口：P0P10； 仅3种指令格式，全部为正交结构； 共
6、7种寻址模式，可字或者字节寻址； 具有多达16个中断源(如定时器、串行口、P1、P2、WDT等)，多级优先级，可以实现中断嵌套； 串行通信接口USART可设置为同步(SPI)、异步(UART)或I2C模式，发送与接收有各自的中断入口地址；, 定时器有基本定时器、定时器A、定时器B和看门狗定时器，能实现事件定时、计数、PWM等功能； 具有16位看门狗功能； 具有A/D转换器和12位的D/A转换器； 集成LCD驱动器、硬件乘法器、比较器、DMA控制器及Scan IF模块。,2.2 MSP430系列单片机的选型,2.2.1 MSP430系列单片机的命名规则 MSP430系列单片机种类繁多，各类型芯片
7、的命名规则如图2-1所示。,图2-1 MSP430系列单片机的命名规则,2.2.2 MSP430系列单片机的应用选型 MSP430系列单片机的主要特点是超低功耗，所以在选用MSP430系列单片机设计系统时，除了要考虑外围电路采用低功耗设计以外，还要根据系统要求选择合适的MSP430系列单片机型号，选型原则为够用即可。MSP430系列单片机各种型号所涵盖的功能如表2-1、表2-2、表2-3所示。,2.2.3 几种常见MSP430系列单片机简介,1. MSP430X1XX系列 MSP430X1XX系列又可具体分为以下几个子系列：MSP430X11X系列、MSP430X12X系列、MSP430X13
8、X系列、MSP430X14X系列、MSP430X15X/MSP430X16X系列。它们具有以下共同特点： (1) 16位RISC结构，125 ns指令周期。 (2) 低电源电压范围：1.83.6 V。 (3) 从等待方式唤醒的时间小于6 s。 (4) 配合外部器件可构成单斜边A/D转换器。 (5) 串行在系统编程。 (6) 安全熔丝的程序代码保护。,除了以上特点，各个子系列还具有其它特点，具体介绍如下。 1) MSP430X11X系列 超低功耗： 6 A 4 kHz, 2.2 V； 250 A 1 MHz, 2.2 V。 五种节电模式： 等待方式：0.8 A； RAM保持的节电方式：0.1 A
9、。, 基本时钟模块配置： 多个内部电阻，一个外部电阻； 32 kHz晶振； 高频率晶振； 谐振器； 外部时钟源。 MSP430F1132内有10位200 kb/s的A/D转换器，自带采样保持。 具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器。,该家族品种繁多，具体如下所列： (1) ROM型的MSP430C1111、MSP430C1121； (2) 可一次编程的MSP430P112； (3) FLASH型的MSP430F110、MSP430F1101、MSP430F1101A、MSP430F1111A、MSP430F112、MSP430F1121、MSP430F1121A、MSP430F1132； (
10、4) EPROM型的MSP430E1121。,图2-2 MSP430X11X的结构框图,2) MSP430X12X系列 超低功耗： 3 A 4 kHz, 2.2 V； 200 A 1 MHz, 2.2 V。 五种节电模式： 等待方式：0.7 A； RAM保持的节电方式：0.1 A。, 基本时钟模块配置： 多个内部电阻，一个外部电阻； 32 kHz晶振； 高频率晶振； 谐振器； 外部时钟源。 具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器。 串行通信接口可用于异步或同步(UART / SPI)通信。 有3个并行端口。,3) MSP430X13X系列 超低功耗： 2.5 A 4 kHz, 2.2 V； 2
11、80 A 1 MHz, 2.2 V。 五种节电模式： 等待方式：1.6 A； RAM保持的节电方式：0.1 A。 基本时钟模块配置： 高速晶振(最高8 MHz)； 低速晶振(32 768 Hz)； DCO。, 配合外部器件可构成单斜边A/D转换器。 12位200 kb/s的A/D转换器，自带采样保持，多种转换方式。 内部温度传感器。 具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A与Timer_B。 串行通信接口可用于异步或同步(软件选择UART / SPI模式)。 6个8位并行端口，且2个8位端口有中断能力。 片内FLASH存储器，方便开发与调试。 JTAG引脚单独引出，不与I/O口线复
12、用。,4) MSP430X14X系列 超低功耗： 2.5 A 4 kHz, 2.2 V； 280 A 1 MHz, 2.2 V。 五种节电模式： 等待方式：0.7 A； RAM保持的节电方式：0.1 A。 基本时钟模块配置： 高速晶振(最高8 MHz)； 低速晶振(32 768 Hz)； DCO。, 具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A与Timer_B。 内部温度传感器。 12位200 kb/s的A/D转换器，自带采样保持，多种转换方式。 串行通信接口可用于异步或同步(软件选择UART / SPI模式)。 硬件乘法器。 多达60 KB FLASH ROM 和2 KB RAM。
13、MSP430X14X系列的结构如图2-3所示。,图2-3 MSP430X14X系列结构框图,5) MSP430X15X/ MSP430X16X系列 超低功耗： 1.6 A 4 kHz, 2.2 V； 280 A 1 MHz, 2.2 V。 五种节电模式。 内置三通道DMA。 具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A及Timer_B。 12位200 kb/s的A/D转换器，自带采样保持，多种转换方式。 双12位D/A同步转换。 串行通信接口可用于异步或同步(软件选择UART / SPI模式)。,2. MSP430X2XXX系列 MSP430X2XXX系列可分为MSP430X20XX、
14、MSP430X21X1、MSP430X22XX、MSP430X23X0子系列。它们具有以下共同特点： (1) 低电源电压范围：1.83.6 V； (2) 五种节电模式； (3) 从等待模式唤醒的时间不超过1 s； (4) 16位RISC结构，62.5 ns指令周期； (5) 可在线编程，不需要外部编程电压，安全熔丝的程序代码保护。,1) MSP430X20XX系列 该系列又包括几个子系列：MSP430X20X1系列、MSP430X20X2系列、MSP430X20X3系列。它们具有以下共同特点： 超低功耗模式： 活动模式：220 A 1 MHz, 2.2 V； 等待模式：0.5 A； RAM保持
15、模式：0.1 A。, 基本时钟模块配置： 内部频率可达16 MHz，带有4个被校准频率，精度可达1%； 内部低功耗LF振荡器； 32 kHz晶体； 外部数字时钟源。, 带有2个捕获/比较寄存器的16位定时器。 片内比较器配合其它器件可构成单斜边A/D转换器(MSP430X20X1 )。 10位200 kb/s的A/D转换器，自带采样保持、内参考源、自动扫描(MSP430X20X2)。 16 bit带有差分PGA输入-A/D转换器和内部参考源 (MSP430X20X3)。 通用串行通信 (USI)，支持SPI和I2C (MSP430X20X2和 MSP430X20X3)。 BOR掉电检测器。,2) MSP430X21X1 超低功耗： 活动模式：250 A 1 MHz, 2.2 V； 等待方式：0.7 A； RAM保持的节电方
