MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐

前言

單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，對(duì)處理器的綜合性能要求也越來(lái)越高。綜觀(guān)單片機(jī)的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場(chǎng)越來(lái)越細(xì)化，充分突出以“單片”解決問(wèn)題。單片機(jī)系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構(gòu)成）。在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：以電池供電的應(yīng)用越來(lái)越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用紐扣電池供電，如無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、手持式儀表、玩具等。這就要求系統(tǒng)功耗盡可能低。

內(nèi)容概要

本書(shū)以TI公司的MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)為核心，介紹了MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)和選型，詳細(xì)講述了MSP430單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，對(duì)MSP430全系列單片機(jī)(包括最新的n5X、n6X)所涉及的片內(nèi)外圍模塊的功能、原理、應(yīng)用作了詳盡的描述，并介紹了MSP430單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境、匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法，以及單片機(jī)常用接口電路設(shè)計(jì)和軟件編程。    本書(shū)融合了作者6年講授“MSP430單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程，以及多年單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，內(nèi)容上則補(bǔ)充、更新了很多新的資料和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，特別是最新的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee、模擬器件等。書(shū)中的所有源程序代碼(匯編和C)都經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證和測(cè)試，應(yīng)用舉例和綜合設(shè)計(jì)大多取材于實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目，部分設(shè)計(jì)摘自TI公司的應(yīng)用筆記。本書(shū)附帶的光盤(pán)上，有IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境EW430評(píng)估版(4 KB C代碼限制)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件資料，以及書(shū)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和許多實(shí)例的完整源代碼(包括USB接口USB430、網(wǎng)絡(luò)接口NET430等)。    本書(shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)MSP430單片機(jī)課程的教材，也適合廣大從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程技術(shù)人員作為學(xué)習(xí)、參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  概述  1.1  單片微型計(jì)算機(jī)    1.1.1  單片機(jī)的概念    1.1.2  單片機(jī)的特點(diǎn)    1.1.3  單片機(jī)的應(yīng)用  1.2  MSP430系列單片機(jī)    1.2.1  MSP430系列單片機(jī)產(chǎn)品概況    1.2.2  MSP430系列單片機(jī)的特點(diǎn)    1.2.3  MSP430系列單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用  1.3  小結(jié)  1.4  思考題與習(xí)題第2章  MSP430系列單片機(jī)應(yīng)用選型  2.1  MSP430X1XX系列單片機(jī)    2.1.1  MSP430X11X系列    2.1.2  MSP430F15X/F16（1）X系列  2.2  MSP430F2XX系列單片機(jī)    2.2.1  MSP430F20XX    2.2.2  MSP430X261X  2.3  MSP430X4XX系列單片機(jī)  2.4  MSP430系列單片機(jī)選型表  2.5  小  結(jié)  2.6  思考題與習(xí)題第3章  MSP430單片機(jī)結(jié)構(gòu)  3.1  MSP430結(jié)構(gòu)概述  3.2  MSP430 CPU的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)    3.2.1  MSP430 CPU的主要特征和功能    3.2.2  MSP430 CPU的寄存器資源  3.3  MSP430存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和地址空間    3.3.1  存儲(chǔ)空間概述    3.3.2  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器    3.3.3  程序存儲(chǔ)器    3.3.4  外圍模塊寄存器  3.4  MSP430的功耗管理模塊    3.4.1  上電復(fù)位（POR）與上電清除（PUC）    3.4.2  掉電保護(hù)（BOR）    3.4.3  電源電壓檢測(cè)（SVS）    3.4.4  低功耗  3.5  小結(jié)  3.6  思考題與習(xí)題第4章  MSP430單片機(jī)指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)  4.1  指令系統(tǒng)概況    4.1.1  指令系統(tǒng)的分類(lèi)    4.1.2  指令書(shū)寫(xiě)格式    4.1.3  指令代碼格式    4.1.4  指令系統(tǒng)中的符號(hào)說(shuō)明    4.1.5  無(wú)需ROM補(bǔ)償?shù)姆抡嬷噶?   4.1.6  MSP430單片機(jī)指令速查表  4.2  尋址方式  4.3  指令系統(tǒng)介紹    4.3.1  數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令    4.3.2  數(shù)據(jù)運(yùn)算類(lèi)指令    4.3.3  邏輯操作指令    4.3.4  位操作指令    4.3.5  跳轉(zhuǎn)與程序流程的控制類(lèi)指令  4.4  程序設(shè)計(jì)    4.4.1  程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    4.4.2  匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)    4.4.3  C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)  4.5  小結(jié)  4.6  思考題與習(xí)題第5章  MSP430單片機(jī)片內(nèi)外圍模塊  5.1  時(shí)鐘模塊    5.1.1  時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)要求    5.1.2  MSP430X1XX系列時(shí)鐘模塊    5.1.3  MSP430X2XX系列時(shí)鐘模塊    5.1.4  MSP430F4XX系列時(shí)鐘模塊    5.1.5  時(shí)鐘晶振失效的安全操作    5.1.6  時(shí)鐘模塊應(yīng)用舉例  5.2  電源電壓監(jiān)控SVS    5.2.1  SVS的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)    5.2.2  SVS的寄存器    5.2.3  SVS的應(yīng)用舉例  5.3  MSP430各種端口    5.3.1  MSP430端口概述    5.3.2  端口P1和P2    5.3.3  端口P3～P8    5.3.4  端口COM和S  5.4  定時(shí)器    5.4.1  MSP430定時(shí)功能及其實(shí)現(xiàn)    5.4.2  看門(mén)狗定時(shí)器    5.4.3  16位定時(shí)器A    5.4.4  16位定時(shí)器B    5.4.5  基本定時(shí)器    5.4.6  實(shí)時(shí)時(shí)鐘  5.5  MSP430的LCD控制器    5.5.1  液晶驅(qū)動(dòng)模塊概述    5.5.2  液晶驅(qū)動(dòng)模塊功能結(jié)構(gòu)    5.5.3  液晶驅(qū)動(dòng)模塊應(yīng)用舉例  5.6  LCD_A控制器    5.6.1  LCD控制器與LCD_A控制器的比較    5.6.2  LCD_A控制器的操作    5.6.3  LCD_A控制寄存器  5.7  FLASH存儲(chǔ)器模塊    5.7.1  FLASH存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)    5.7.2  FLASH存儲(chǔ)器寄存器及操作    5.7.3  FLASH模塊操作舉例  5.8  USART的異步模式    5.8.1  MSP430串行通信概述    5.8.2  異步操作原理與操作    5.8.3  異步通信寄存器    5.8.4  異步操作應(yīng)用舉例  5.9  USART的同步模式    5.9.1  SPI概述    5.9.2  同步操作原理與操作    5.9.3  同步通信寄存器    5.9.4  同步操作應(yīng)用舉例  5.10  USART的I2C模式    5.10.1  I2C概述    5.10.2  I2C原理與操作    5.10.3  I2C模塊寄存器及相關(guān)操作    5.10.4  I2C應(yīng)用舉例  5.11  USCI模塊    5.11.1  USCI模塊的結(jié)構(gòu)    5.11.2  USCI和USART的區(qū)別  5.12  比較器A及其增強(qiáng)模塊    5.12.1  比較器的結(jié)構(gòu)與操作    5.12.2  比較器A寄存器    5.12.3  比較器A應(yīng)用舉例    5.12.4  比較器A增強(qiáng)模塊  5.13  MSP430模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊    5.13.1  模/數(shù)轉(zhuǎn)換概述    5.13.2  ADC12的結(jié)構(gòu)    5.13.3  ADC12寄存器    5.13.4  ADC12轉(zhuǎn)換模式    5.13.5  ADC12應(yīng)用舉例  5.14  SD16_A模塊    5.14.1  SD16-A的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)    5.14.2  SD16-A模塊的操作    5.14.3  SD16-A寄存器    5.14.4  SD16-A應(yīng)用舉例  5.15  MSP430的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊    5.15.1  數(shù)/模轉(zhuǎn)換概述    5.15.2  DAC12的結(jié)構(gòu)與功能    5.15.3  DAC12寄存器    5.15.4  DAC12操作    5.15.5  DAC12應(yīng)用舉例  5.16  硬件乘法器  5.17  DMA控制器    5.17.1  MSP430 DMA控制器的結(jié)構(gòu)與功能    5.17.2  DMA控制器的相關(guān)操作    5.17.3  DMA寄存器    5.17.4  DMA應(yīng)用舉例  5.18  OA運(yùn)算放大器    5.18.1  OA模塊概述    5.18.2  OA的操作    5.18.3  OA的模式配置    5.18.4  OA寄存器    5.18.5  OA應(yīng)用舉例  5.19  SCAF  5.20  小結(jié)第6章  MSP430單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)  6.1  MSP430常用接口設(shè)計(jì)    6.1.1  鍵盤(pán)接口    6.1.2  LED顯示接口    6.1.3  液晶顯示接口    6.1.4  常用的LED驅(qū)動(dòng)功率接口    6.1.5  繼電器型驅(qū)動(dòng)接口  6.2  MSP430片內(nèi)外圍模塊的應(yīng)用    6.2.1  定時(shí)器    6.2.2  比較器    6.2.3  SPI同步操作    6.2.4  A/D、D/A和DMA  6.3  典型外圍模擬器件簡(jiǎn)介    6.3.1  電源器件    6.3.2  高精度ADC器件    6.3.3  接口驅(qū)動(dòng)器件    6.3.4  RF通信器件  6.4  小結(jié)  6.5  思考題與習(xí)題第7章  MSP430單片機(jī)實(shí)踐  7.1  MSP430集成開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境IAR EW430    7.1.1  IAR Embedded Workbench概述    7.1.2  IAR EW430基本操作    7.1.3  C-SPY硬件仿真調(diào)試    7.1.4  C-SPY軟件模擬調(diào)試    7.1.5  用戶(hù)自定義庫(kù)文件的使用  7.2  MSP430集成開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境TI CCE    7.2.1  TI Code Composer Essentials概述    7.2.2  TI CCE的基本操作  7.3  MSt430-EXP-4XX開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板    7.3.1  MSP430-EXP-4XX開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板簡(jiǎn)介    7.3.2  MSP430-EXP-4XX開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)    7.3.3  MSP430-EXP-4XX開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板使用說(shuō)明  7.4  基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)    7.4.1  實(shí)驗(yàn)1，I/O與時(shí)鐘    7.4.2  實(shí)驗(yàn)2，鍵盤(pán)與LED    7.4.3  實(shí)驗(yàn)3，定時(shí)器    7.4.4  實(shí)驗(yàn)4，外圍模塊    7.4.5  實(shí)驗(yàn)4，使用口線(xiàn)模擬I2C    7.4.6  實(shí)驗(yàn)6，同步通信模塊與擴(kuò)展FLASH    7.4.7  實(shí)驗(yàn)7，ADC與LCD    7.4.8  實(shí)驗(yàn)8，圖形點(diǎn)陣LCD    7.4.9  實(shí)驗(yàn)9，超低功耗實(shí)驗(yàn)  7.5  拓展實(shí)驗(yàn)    7.5.1  實(shí)驗(yàn)1，USART與M_Bus、RS485、RS232通信    7.5.2  實(shí)驗(yàn)2，模擬定時(shí)時(shí)間與RS485通信    7.5.3  實(shí)驗(yàn)3，SPI接口擴(kuò)展RF/Zigbee實(shí)驗(yàn)  7.6  小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概述1.1　單片微型計(jì)算機(jī)1.1.1　單片機(jī)的概念微型計(jì)算機(jī)（微機(jī)）具有體積小、價(jià)格低、使用方便、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此一問(wèn)世就顯示出強(qiáng)大的生命力，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)管理等領(lǐng)域。近年來(lái)微處理器高速發(fā)展，已滲透到人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，給人類(lèi)世界帶來(lái)了難以估量的深刻變革?？v觀(guān)微處理器的發(fā)展，可以明顯地看出正朝著兩個(gè)方向進(jìn)行：一是朝著面向數(shù)據(jù)運(yùn)算、信息處理等功能的系統(tǒng)機(jī)方向發(fā)展。系統(tǒng)機(jī)以速度快、功能強(qiáng)、存儲(chǔ)量大、軟件豐富、輸入/輸出設(shè)備齊全為主要特點(diǎn)，采用高級(jí)語(yǔ)言編程，適用于數(shù)據(jù)運(yùn)算、文字信息處理、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等場(chǎng)合。另一方面，在有些應(yīng)用領(lǐng)域中，如智能化儀器儀表、通信設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備、汽車(chē)乃至家用電器等，要求的運(yùn)算、控制功能相對(duì)并不很復(fù)雜，但對(duì)體積、成本、功耗等的要求卻比較苛刻。為適應(yīng)這方面的需求，產(chǎn)生了一種將中央處理器、存儲(chǔ)器、I/0接口電路以及連接它們的總線(xiàn)都集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，即所謂的單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)（Single Chip Microcomputer）。單片機(jī)在設(shè)計(jì)上主要突出了控制功能，調(diào)整了接口配置，在單一芯片上制成了結(jié)構(gòu)完整的計(jì)算機(jī)，因此也稱(chēng)為微控制器（MCU）。單片機(jī)分為通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)，通常所說(shuō)的單片機(jī)和本書(shū)介紹的MSP430系列單片機(jī)都是指通用型單片機(jī)。通用型單片機(jī)是把可開(kāi)發(fā)的資源全部提供給使用者。專(zhuān)用型的單片機(jī)也叫專(zhuān)用微控制器，是針對(duì)某些應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，例如頻率合成調(diào)諧器、錄音機(jī)機(jī)芯控制器、打印機(jī)控制器等。

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