大學(xué)生嵌入式學(xué)習(xí)實(shí)踐

前言

嵌入式控制器，或稱為單片機(jī)已經(jīng)滲透到了各個(gè)行業(yè)，從家用電器、通信產(chǎn)品、汽車、工業(yè)控制、醫(yī)療電子和計(jì)量設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域中都能看到單片機(jī)的身影，嵌入式微控制器技術(shù)正在積極地影響著人類的生活。眾所周知，MSP430是美國(guó)德州儀器公司（TI）在1999年推出的超低功耗16位嵌入式微控制器，特別適合使用電池供電或有低功耗、高性能需求的場(chǎng)合。其內(nèi)部集成了大量的數(shù)字和模擬設(shè)備，如定時(shí)器、看門狗、ADC12、ADC10、SD16、LCD、比較器、放大器、DAC12、CRC、DMA、MPY、SVS、PMM、USCI和RTC等設(shè)備。在超低功耗方面，MSP430嵌入式微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)在1.8～3.6V電壓下工作，根據(jù)需要可以選擇多種低功耗模式，典型的工作電流為165μA/MHz，最低的休眠電流為0-1μA，這種低功耗的表現(xiàn)是其他嵌入式微控制器所不可比擬的。在存儲(chǔ)器方面，MSP430內(nèi)部集成了Flash及RAM存儲(chǔ)器，目前最大的Flash為256KB，最大的RAM為16KB，另外還有最大為512B的信息存儲(chǔ)器。所有存儲(chǔ)器支持在線編程及自編程，編程方式有JTAG、SBW、BSL及通過(guò)代碼本身。運(yùn)算速度方面，MSP430嵌入式微控制器為精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，最大運(yùn)行速度為25MHz。在8MHz的運(yùn)行速度下，可以實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。數(shù)據(jù)總線為16位寬度，MSP430X結(jié)構(gòu)的最大尋址能力可達(dá)20位寬度。在安全性方面，燒斷熔絲的JTAG端口為物理切斷，外部通過(guò)JTAG、SBW是無(wú)法獲取內(nèi)部數(shù)據(jù)的。此時(shí)用戶可以通過(guò)BSL編程的方式對(duì)代碼數(shù)據(jù)進(jìn)行升級(jí)維護(hù)，該方式具有極高的保密性，通過(guò)BSL獲取或升級(jí)內(nèi)部代碼需要32字節(jié)的口令，口令即為用戶的中斷向量表。任何試圖用非法的口令訪問(wèn)，將有可能啟動(dòng)內(nèi)部的BSL擦除程序，并將整個(gè)芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器擦空。MSP430的存儲(chǔ)器支持自編程，也就是說(shuō)，用戶可以通過(guò)遠(yuǎn)程升級(jí)的方式來(lái)更新芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，該升級(jí)方式不依賴于物理層協(xié)議，支持UART、I2C和SPI等多種方式。這也為需要遠(yuǎn)程監(jiān)控、升級(jí)維護(hù)的用戶提供了良好的技術(shù)支持。在開發(fā)工具方面，目前MSP430的開發(fā)工具有并口仿真器（PIF）及USB仿真器（UIF），其中UIF支持全系列Flash類型芯片，支持JTAG、SBW兩種仿真接口。PIF只支持JTAG仿真調(diào)試接口。開發(fā)軟件有IAR、AQ430、CCE及CCSforMsp430版本。目前最流行的為IAR嵌入式仿真調(diào)試軟件，其支持單步、全速、監(jiān)控、硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和中文版的編輯器等。編譯器支持S43匯編及C語(yǔ)言源碼。在生產(chǎn)工具方面，MSP430支持在線編程，編程工具有GANG430、PRGS430和BSL編程器等。GANG430支持多芯片同時(shí)燒寫，最多可同時(shí)燒寫8顆目標(biāo)芯片。PRGS430為多功能編程器，支持全系列芯片及各種工作模式，并且可以燒寫系列號(hào)，也可以離線編程，方便用戶生產(chǎn)線使用。BSL編程器只支持具有BSL功能的芯片，不支持離線編程。在技術(shù)支撐方面，MSP430有強(qiáng)大的技術(shù)支持系統(tǒng)：數(shù)據(jù)手冊(cè)主要描述器件的相關(guān)參數(shù)、特性等；用戶指南為各個(gè)模塊的詳細(xì)原理、操作過(guò)程和寄存器配置等；勘誤表為器件的使用注意事項(xiàng)；另外，TI公司還提供大量的應(yīng)用代碼例程，用戶幾乎可以不用做任何修改就可以開發(fā)出適合自己的應(yīng)用代碼，多達(dá)1000多個(gè)應(yīng)用實(shí)例報(bào)告，TI公司的工程師社區(qū)、利爾達(dá)科技有限公司的網(wǎng)絡(luò)論壇等都可以幫助用戶快速地進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。為了配合MSP430的大學(xué)計(jì)劃，利爾達(dá)科技有限公司的嵌入式研發(fā)中心開發(fā)了大學(xué)生學(xué)習(xí)套件（MSP430版），本書正是配合這一學(xué)習(xí)套件而做的實(shí)驗(yàn)介紹和講解，內(nèi)容涵蓋了存儲(chǔ)器、通信、顯示、按鍵、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、語(yǔ)音采樣、語(yǔ)音播放和安防等多種實(shí)驗(yàn)。用戶可以參考這些內(nèi)容來(lái)搭建自己的應(yīng)用系統(tǒng)，本書也可以作為參加大學(xué)生學(xué)習(xí)競(jìng)賽或自學(xué)者的參考資料。今后，我們還將發(fā)布基于PICCOLO、CORTEXM3等方案的學(xué)習(xí)套件，請(qǐng)留意公司網(wǎng)站。在學(xué)習(xí)套件的開發(fā)過(guò)程中，得到了利爾達(dá)嵌入式研發(fā)中心廣大工程師的支持，正是由于他們辛勤忘我的工作，數(shù)日的熬夜加班，才有了今天一點(diǎn)小小的成績(jī)。在此，向他們表示衷心的感謝！由于時(shí)間緊迫及作者的技術(shù)能力有限，書中難免會(huì)有一些錯(cuò)誤，在讀者學(xué)習(xí)和閱讀的過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，請(qǐng)不吝賜教，以方便我們及時(shí)修正。需要任何最新的資料，也可以到網(wǎng)站查詢。最后，謝謝大家的支持！

內(nèi)容概要

本書通過(guò)典型應(yīng)用實(shí)例，通俗易懂地介紹了430F5實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各模塊的原理、應(yīng)用及技巧。全書共分為22章，第1章主要講述了MSP430F5系列的特性、基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹。第2章主要講述了MSP430的C語(yǔ)言特性及開發(fā)軟件IAR的使用。第3章以后將用較大的篇幅介紹各實(shí)驗(yàn)板的原理、特性并給出了具體的實(shí)驗(yàn)例程。    本書配套光盤中含有各實(shí)驗(yàn)的全部參考例程等內(nèi)容。    本書適合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)使用，同時(shí)也可供從事單片機(jī)開發(fā)的科研人員參考使用。

書籍目錄

第1章  MSP430F5xxx系列簡(jiǎn)介  1．1  MSP430系列嵌入式微控制器簡(jiǎn)介  1．2  MSP430F5438嵌入式微控制器簡(jiǎn)介  1．3  學(xué)習(xí)套件簡(jiǎn)介第2章  MSP430軟件開發(fā)系統(tǒng)  2．1  MSP430的C語(yǔ)言特性    2．1．1  MSP430的c語(yǔ)言擴(kuò)展    2．1．2  MSP430的本征函數(shù)    2．1．3  MSP430的段定義  2．2  IAR的介紹及使用    2．2．1  IAR下載及安裝    2．2．2  FET仿真器的安裝及使用第3章  MSP430F5實(shí)驗(yàn)平臺(tái)  3．1  概述    3．1．1  功能簡(jiǎn)介    3．1．2  基本配置  3．2  資源介紹    3．2．1  布局圖    3．2．2  布局圖說(shuō)明    3．2．3  硬件資源介紹    3．2．4  MSP430F、5實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖  3．3  實(shí)驗(yàn)部分    3．3．1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康?   3．3．2  實(shí)驗(yàn)要求    3．3．3  實(shí)驗(yàn)設(shè)備    3．3．4  實(shí)驗(yàn)分析    3．3．5  實(shí)驗(yàn)步驟    3．3．6  實(shí)驗(yàn)結(jié)果    3．3．7  實(shí)驗(yàn)思考    3．3．8  實(shí)驗(yàn)例程  3．4  常見(jiàn)問(wèn)題分析  3．5  MSP430F5實(shí)驗(yàn)平臺(tái)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)  3．6  電路原理圖第4章  12C存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)  4．1  概述    4．1．1  功能簡(jiǎn)介    4．1．2  基本配置  4．2  資源介紹    4．2．1  布局圖    4．2．2  布局圖說(shuō)明    4．2．3  硬件資源介紹    4．2．4  實(shí)驗(yàn)板實(shí)物圖  4．3  實(shí)驗(yàn)部分    4．3．1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康?   4．3．2  實(shí)驗(yàn)要求    4．3．3  實(shí)驗(yàn)設(shè)備    4．3．4  實(shí)驗(yàn)分析    4．3．5  實(shí)驗(yàn)步驟    4．3．6  實(shí)驗(yàn)結(jié)果    4．3．7  實(shí)驗(yàn)思考    4．3．8  實(shí)驗(yàn)例程  4．4  常見(jiàn)問(wèn)題分析  4．5  電路原理圖第5章  SPI存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)  5．1  概述    5．1．1  功能簡(jiǎn)介    5．1．2  基本配置  5．2  資源介紹    5．2．1  布局圖    5．2．2  布局圖說(shuō)明    5．2．3  硬件資源介紹……第6章  RS485接口實(shí)驗(yàn)第7章  RS422接口實(shí)驗(yàn)第8章  RS232接口實(shí)驗(yàn)第9章  LED段式數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)第10章  16*16點(diǎn)陣LED實(shí)驗(yàn)第11章  4*4鍵盤掃描實(shí)驗(yàn)第12章  8個(gè)獨(dú)立鍵盤實(shí)驗(yàn)第13章  獨(dú)立觸摸按鍵實(shí)驗(yàn)第14章  矩陣觸摸按鍵實(shí)驗(yàn)第15章  點(diǎn)陣240*160液晶實(shí)驗(yàn)第16章  彩色320*240液晶實(shí)驗(yàn)第17章  熱釋電運(yùn)動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)第18章  加速度傳感器實(shí)驗(yàn)第19章  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)第20章  直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)第21章  MP3音頻解碼實(shí)驗(yàn)第22章  錄放音實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：MSP430是TI公司推出的超低功耗混合信號(hào)微控制器，其家族包括F1XXX、F2xxx、F4xxx、F5KXX系列，該系列微控制器設(shè)計(jì)為由電池供電。它具有16位的RIS(：結(jié)構(gòu)，其正交結(jié)構(gòu)突破了累加器的瓶頸，內(nèi)部有16個(gè)通用寄存器和常數(shù)發(fā)生器可以達(dá)到最佳的代碼效率。靈活的時(shí)鐘源可以設(shè)置不同的工作模式以適應(yīng)不同的低功耗狀態(tài)，內(nèi)置數(shù)字控制振蕩器(DC0)可以在中斷喚醒時(shí)快速喚醒C；PtJ達(dá)到活動(dòng)模式。1．強(qiáng)大的處理能力MSP430為16位的RISC結(jié)構(gòu)，具有7種尋址方式，27條核心指令及大量的仿真指令，寄存器及內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以直接參與運(yùn)算，提高了系統(tǒng)效率；有較高的處理速度，在8MHz驅(qū)動(dòng)下，指令周期為125ns。同時(shí)，MSP430系列的某些型號(hào)中集成了16位的硬件乘法器，可以實(shí)現(xiàn)多種乘法運(yùn)算；DMA處理器；DTc數(shù)據(jù)傳輸控制器；硬件CRCl6等，極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和運(yùn)算能力，可以有效地實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)的處理。2．超低功耗MSP430系列嵌入式微控制器的電源電壓采用1．8～3．6V低電壓，RAM數(shù)據(jù)保持方式下僅需要O．1μA，活動(dòng)模式下為250μA／MIPS，I／O口的漏電流小于50nA。3．靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)MSP430系列嵌入式微控制器有非常獨(dú)特靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)，包括外部低頻振蕩電路(xT)、外部高頻振蕩電路(XT2)和內(nèi)部數(shù)控振蕩器(DCO)。新的F5系列中還有內(nèi)部低頻振蕩器(vLO)和內(nèi)部參考時(shí)鐘(REFO)等。由這些時(shí)鐘可以產(chǎn)生ACLK、MCLK、SMCLK及供給模塊使用的各種時(shí)鐘。這些時(shí)鐘可以通過(guò)打開或關(guān)閉配置成不同的工作模式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同功耗的需求。

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