MSP430G2553单片机简述

1MSP430G2553概述

• 低电源电压范围：1.8V 至 3.6V

• 超低功耗

– 运行模式：230μA（在 1MHz 频率和 2.2V 电压 条件下）

– 待机模式：0.5μA

– 关闭模式（RAM 保持）：0.1μ

• 5 种节能模式

• 可在不到 1μs 的时间里超快速地从待机模式唤醒

• 16 位精简指令集 (RISC) 架构，62.5ns 指令周期时间

• 基本时钟模块配置

– 具有四种校准频率并高达 16MHz 的内部频率

– 内部超低功耗低频 (LF) 振荡器

– 32kHz 晶振

– 外部数字时钟源

• 两个 16 位 Timer_A，分别具有三个捕获/比较寄存器

• 多达 24 个支持触摸感测的 I/O 引脚

• 通用串行通信接口 (USCI)

– 支持自动波特率检测的增强型通用异步收发器 (UART)

– IrDA 编码器和解码器

– 同步 SPI

– I2C™

• 用于模拟信号比较功能或者斜率模数 (A/D) 转换的 片载比较器

• 带有内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的 10位 200ksps 模数 (A/D) 转换器

• 欠压检测器

• 串行板上编程，无需外部编程电压，利用安全熔丝实现可编程代码保护

• 具有两线制 (Spy-Bi-Wire) 接口的片上仿真逻辑电路

2系统时钟

MSP430G2553有三种时钟的功能：

MCLK：主时钟，专门为CPU运行提供的时钟

SMCLK：子系统时钟，专为一些需要高速时钟的片内外设提供服务，比如定时器和ADC采样

ACLK：辅助时钟，供给那些只需要低频时钟的片内外设，比如LCD控制器

//将MSP430G2553的时钟设置为：MCLK和SMCLK均为16MHz，ACLK设为内部低频振荡器
DCOCTL=CALDCO_16MHz;   //调取出厂校准后储存在Flash中的参数
BCSCTL1=CALBC1_16MHz;
BCSCTL3 |=LFXT1S1;      //设为内部低频振荡器
//将ACLK设为使用32.768KHz晶振且4分频
BCSCTL |=DIVA_2;
//将MSP430G2553的时钟设置为：MCLK为4MHz，SMCLK为2MHz,ACLK设为使用32.768KHz晶振 
DCOCTL=CALDCO_8MHz;   //先设置为8MHz 
BCSCTL1=CALBC1_8MHz;
BCSCTL2 |=DIVM_1+DIVS_2;   //再对MCLK2分频，SMCLK4分频

3GPIO与中断功能

I/O口方向寄存器：PxDIR

I/O口输入寄存器：PxIN

I/O口输出寄存器：PxOUT

控制内部上、下拉电阻寄存器：PxREN

MSP430G2553单片机的P1口与P2口带中断

是否允许I/O中断寄存器：PxIE

中断标志位寄存器：PxIFG

中断边沿选择寄存器：PxIES

MSP430G2553单片机是写位操作，例子如下：

//将P1.0置1，P1.1置0，P1.2取反，不影响其他位
P1OUT |=0X01;    //按位"或"，相当于置1
P1OUT &=~0x02;   //取反后再按位"与"，相当于置0
P1OUT ^=0x04；  //按位"异或"，相当于取反
//将P1.0,P1.1,P1.2均置1，不影响其他位
P1OUT |=BIT0+BIT1+BIT2;  //可用加法进行批量设置

在实际编程中，可以用宏定义来消除“线与”逻辑带来的不便。 例如，将P1.0设为“线与”逻辑输出，可以用如下宏定义来描述：

#define P10_ON P1DIR &=~BIT0                 //I/O设为输入， 相当于"线与"输出1
#define P10_OFF P1DIR |=BIT0;P1OUT &=~BITO   //I/O设为输出，输出0

MSP430G2553使用外部中断步骤如下：

1：通过PxDIR将I/O口方向设为输入

2：写PxIES可决定中断的边沿是上升沿、下降沿或两种情况均中断

3：如果是机械按键输入，可以通过PxREN启用内部上（下）拉电阻，根据按键的接法，设定PxOUT决定最终是上拉电阻还是下拉电阻

4：配置PxIE寄存器可开启I/O中断，“_enable_interrupts(); ”可开启总中断

5：在中断子函数中，通过if语句查询具体中断的I/O口，如果是机械按键输入，还需要消抖代码

6：根据具体I/O口的输入，编写事件处理函数

7：退出中断前，使用“PxIFG=0; ”来清除I/O中断标志位

4Timer_A定时器

MSP430G2553单片机的Timer_A模块的整体构造包括1个16位定时器和3个捕获/比较模块。

由于捕获模块Caputre和比较模块Comparator共用了TACCRx寄存器，所以捕获模块Caputre的功能是写TACCRx，而比较模块Comparator的功能是读TACCRx模块，所以捕获和比较不能同时使用。 CAP寄存器位用于选择捕获/比较工作模式，CAP=0为比较，CAP=1为捕获。

CCRx可以选择检测上升沿或下降沿，或者都检测。 CCRx用于测定信号脉宽时，只需要分别记录上升沿时刻和下降沿时刻，两个时刻相减就是脉宽； 而测量频率时，连续记录两次上升时刻，相减就是周期。

51单片机外部中断法与捕获法的区别：

外部中断法：边沿被检测——触发中断——进中断子函数——读取定时器值，这时读取的定时器值和实际边沿的时刻有较大的误差

捕获法：边沿被检测——立刻读取定时器值TAR并锁存到CCRx模块内TACCRx寄存器——触发中断——什么时候读TACCRx都可以。 这样的误差延时就仅有10ns级

比较模式用于设定定时器的周期

比较模块的OUTMODx设置。 普通PWM时，超前PWM（上升沿在主定时器0位置）配置模式7,滞后PWM配置模式3； 带死区PWM时，两路输出都必须开启，并且一路模式为6，另一路必须为2。

注意： 虽然每个Timer_A模块有3个捕获/比较模块（CCR0/1/2）,但是CCR0的寄存器TACCR0已被用于设定PWM频率，因此用CCR1和CCR2最多能生成2路独立的PWM信号。 CCR0的比较值TACCR0用于设定周期，CCR1/2的比较值TACCR1/2用于设定占空比。

5WDT定时器

WDT（Watch Dog Timer）俗称看门狗

复位引脚被设置成NMI不可屏蔽中断来使用，这个中断和普通I/O外部中断一样，有中断子函数； 其区别是NMI中断不需要开总中断使能（因为不可屏蔽，所以优先级最高），NMI每次中断后会自动关闭NMI中断使能。

//当看门狗被设定为1s定时复位，那么"喂狗"的代码是这样的：
WDTCTL=WDT_ARST_1000;   //该宏定义包含了喂狗，并重新设定看门狗定时值的代码

变量知识点：

全局变量：具有全局作用域，全局变量只需在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件。

静态全局变量：具有全局作用域，它与全局变量的区别在于如果程序包含多个文件的话，它作用于定义它的文件里，不能作用到其它文件里，即被 static 关键字修饰过的变量具有文件作用域。

局部变量：具有局部作用域，它是自动对象（auto），它在程序运行期间不是一直存在，而是只在函数执行期间存在，函数的一次调用执行结束后，变量被撤销，其所占用的内存也被收回。

静态局部变量：具有局部作用域，它只被初始化一次，自从第一次被初始化直到程序运行结束都一直存在。

int a = 0; //全局变量
static int b=0;//静态全局变量
main() 
{ 
int c; //局部变量
static int d;//静态局部变量 
}

状态机知识点：

状态机也叫有限状态机，简称状态机。 状态机的概念来源于时序逻辑电路，又细分为Mealy状态机和Moore状态机，两者的区别在于是否根据状态就能得出输出结果。

单片机中借用了这两种状态机的思想，引申出“状态中判断事件”和“事件中查询状态”两种单片机状态的编程方法。

状态中判断事件：

这种方法类似与Mealy型状态机（不完全等同），即在switch语句中，还需判断Event才能决定输出的结果。

//--------状态中查询事件（Mealy状态机）---------
switch(State)
{
    case 0:  if(Event_0)   Action2();              //路径1
             if(Event_1)   {State=2;  Action0();}  //路径3 
             if(Event_2)   State=2;                //路径4
                break;
    case 1:  if(Event_0)   State2;                 //路径5
             if(Event_2)   {State=0;  Action2();}  //路径2
                break;
    case 2:  if(Event_1)   {State=1;  Action1();}  //路径6
                break;
    default:    break; 
}

事件中查询状态：

这种方法类似于Moore型状态机（不完全等同），在switch语句中，即无需再判断Event，由当前状态就知道结果。

//--------事件中查询状态（Moore状态机）---------
if(Event_0)          //中断或扫描得知Event0事件发生 
 {
     switch(State)
     {
         case 0:    Action2();       break;    //路径1 
         case 1:    State=2;         break;    //路径5
        default:                    break; 
     }
 }
if(Event_1)          //中断或扫描得知Event1事件发生 
 {
     switch(State)
     {
         case 0:    State=2;     Action0();       break;    //路径3
         case 2:    State=1;     Action1();       break;    //路径6
        default:                    break; 
     }
 }
if(Event_2)          //中断或扫描得知Event2事件发生 
 {
     switch(State)
     {
         case 0:    State=2;                    break;    //路径4 
         case 1:    State=0;      Action2();    break;    //路径2
        default:                    break; 
     }
 }

两种状态机的优缺与区别：

1：如果Event直接由中断引发，不需要if语句轮询就能判断，则用Moore型转态机（事件中查询状态）执行速度快。 这是因为，只需执行对应Event的switch（State）语句，而且switch中只需State进行判断就可以输出结果了。

2：如果Event本身就需要轮询才能得出，则使用Mealy型状态机（状态中查询事件）的代码要简单。 因为状态中查询事件只有一个switch（State）语句。