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MSP430G2553微控制器:电子设计大赛实用指南
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更新于2024-07-23
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"MSP430G2553是一款微控制器,常用于电子设计大赛,本用户指南详细介绍了该芯片的架构、时钟系统、嵌入式仿真、地址空间、复位与中断机制、运行模式以及CPU的特性,包括寄存器、寻址模式和指令集等关键信息。文献编号为ZHCU032I,适用于2004年12月至2012年1月修订版。"
MSP430G2553是德州仪器(Texas Instruments)生产的一款超低功耗微控制器,属于MSP430x2xx系列。该系列芯片具有高度灵活性和高效能,适合各种电子设计项目。用户指南首先介绍了MSP430G2553的基本架构,包括其灵活的时钟系统,该系统能够适应不同应用场景的功耗和性能需求。嵌入式仿真功能使得开发和调试过程更加便捷。
在地址空间部分,指南详细说明了闪存/ROM、RAM、外设模块和特殊功能寄存器(SFR)的分配。闪存用于存储程序代码,RAM则用于数据存储和运算中的临时变量。外设模块包括各种输入/输出(I/O)端口和其他功能模块,如定时器、串行通信接口等。SFR是一类可编程的寄存器,允许用户控制芯片的各种设置。
系统复位和中断章节阐述了MSP430G2553的复位机制,如欠压复位(BOR)和系统初始化状态。中断系统分为不可屏蔽中断(NMI)和可屏蔽中断,前者优先级最高,不受中断使能位影响,而后者则可以根据需要开启或关闭。中断处理过程包括中断请求、中断响应、执行中断服务子程序以及中断返回。
在运行模式部分,MSP430G2553支持多种低功耗模式,如空闲模式和掉电模式,以适应不同的功耗要求。此外,指南还讨论了如何进入和退出这些低功耗模式,以及在低功耗应用中应遵循的原则。
CPU部分详细介绍了MSP430G2553的中央处理器,包括其寄存器结构,如程序计数器(PC)、堆栈指针(SP)、堆栈寄存器(SR)、常量发生器寄存器(CG1和CG2)以及通用寄存器(R4至R15)。CPU的寻址模式涵盖了寄存器、已索引、符号、绝对、间接、间接自动递增和立即等模式,这些模式提供了丰富的指令访问方式。
最后,CPU指令集部分讲解了双操作数和单操作数指令格式,以及跳转指令,这些都是编写MSP430G2553应用程序的基础。这些详尽的信息对于参赛者理解和利用MSP430G2553进行电子设计至关重要。
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18-7. MSP430 波特率发生器 .................................................................................................. 479
18-8. BITCLK 波特率时序...................................................................................................... 480
18-9. 接收错误................................................................................................................... 483
18-10. 发送中断操作 ............................................................................................................. 485
18-11. 接收中断操作 ............................................................................................................. 485
18-12. 干扰抑制,USART 接收未开始......................................................................................... 487
18-13. 干扰抑制,USART 激活................................................................................................. 487
19-1. USART 方框图:SPI 模式 .............................................................................................. 497
19-2. USART 主器件和外部从器件 ........................................................................................... 499
19-3. USART 从器件和外部主器件 ........................................................................................... 500
19-4. 主器件发送使能状态结构图 ............................................................................................. 500
19-5. 从器件发送使能状态结构图 ............................................................................................. 501
19-6. SPI 主器件接收使能状态结构图 ........................................................................................ 501
19-7. SPI 从器件接收使能状态结构图 ........................................................................................ 501
19-8. SPI 波特率发生器 ........................................................................................................ 502
19-9. USART SPI 时序 ......................................................................................................... 502
19-10. 发送中断操作 ............................................................................................................. 503
19-11. 接收中断操作 ............................................................................................................. 504
19-12. 接收中断状态图........................................................................................................... 504
20-1. OA 方框图................................................................................................................. 512
20-2. 两运放差分放大器........................................................................................................ 515
20-3. 两运放差分放大器 OAx 的相互连接.................................................................................... 516
20-4. 三运放差分放大器........................................................................................................ 517
20-5. 三运放差分放大器 OAx 的相互连接.................................................................................... 518
21-1. 比较器_A+ 方框图........................................................................................................ 523
21-2. 比较器_A+ 的采样和保持 ............................................................................................... 525
21-3. 在比较器输出端的 RC 滤波器响应..................................................................................... 526
21-4. 一个 CMOS 反相器/缓冲器中的传输特性和功耗 ..................................................................... 526
21-5. 比较器_A+ 的中断系统 .................................................................................................. 527
21-6. 温度测量系统 ............................................................................................................. 527
21-7. 温度测量系统的时序 ..................................................................................................... 528
22-1. ADC10 方框图 ............................................................................................................ 534
22-2. 模拟多路复用器........................................................................................................... 535
22-3. 采样时序................................................................................................................... 537
22-4. 模拟输入等效电路........................................................................................................ 537
22-5. 单通道单次转换模式 ..................................................................................................... 539
22-6. 通道序列模式 ............................................................................................................. 540
22-7. 单通道重复模式........................................................................................................... 541
22-8. 通道的重复序列模式 ..................................................................................................... 542
22-9. 一个块传输 ................................................................................................................ 544
22-10. 在一个块传输模式中的数据传输控制状态图表 ....................................................................... 545
22-11. 两个块传输 ................................................................................................................ 546
22-12. 在两个块传输模式中的数据传输控制状态图表 ....................................................................... 547
22-13. 典型的温度传感器传输功能 ............................................................................................. 549
22-14. ADC10 接地和噪声考虑(内部V
REF
) ................................................................................. 549
22-15. ADC10 接地和噪声考虑(外部V
REF
) ................................................................................. 550
22-16. ADC10 中断系统 ......................................................................................................... 550
23-1. ADC12 方框图 ............................................................................................................ 560
23-2. 模拟多路复用器........................................................................................................... 561
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23-3. 扩展的采样模式........................................................................................................... 563
23-4. 脉冲采样模式 ............................................................................................................. 563
23-5. 模拟输入等效电路........................................................................................................ 564
23-6. 单通道,单次转换模式 .................................................................................................. 565
23-7. 通道序列模式 ............................................................................................................. 566
23-8. 单通道重复模式........................................................................................................... 567
23-9. 通道的重复序列模式 ..................................................................................................... 568
23-10. 典型的温度传感器传输功能 ............................................................................................. 570
23-11. ADC12 接地和噪声考虑 ................................................................................................. 571
25-1. DAC12 反馈图 ............................................................................................................ 588
25-2. 输出电压与 DAC12 数据,12 位,直节二进制模式。 ............................................................... 590
25-3. 输出电压与 DAC12 数据,12 位,2 补码模式 ....................................................................... 590
25-4. 负偏移 ..................................................................................................................... 591
25-5. 正偏移 ..................................................................................................................... 591
25-6. DAC12 组更新举例,定时器_A3 触发器 ............................................................................. 592
26-1. SD16_A 方框图........................................................................................................... 598
26-2. 模拟输入等效电路........................................................................................................ 600
26-3. 梳状滤波器的频率响应,OSR = 32.................................................................................... 601
26-4. 数字滤波器阶跃响应和转换点 .......................................................................................... 602
26-5. 数字滤波器输出的使用位................................................................................................ 604
26-6. 输入电压与数字输出的关系 ............................................................................................. 605
26-7. 单通道操作 ................................................................................................................ 606
26-8. 典型的温度传感器传递函数 ............................................................................................. 607
27-1. SD24_A 模块框图 ........................................................................................................ 616
27-2. 模拟输入等效电路........................................................................................................ 618
27-3. OSR= 32 的梳状滤波器的频率响应.................................................................................... 620
27-4. 数字滤波器的阶跃响应和转换点........................................................................................ 620
27-5. 已使用位的数字滤波器输出 ............................................................................................. 622
27-6. 输入电压与数字输出 ..................................................................................................... 624
27-7. 单通道操作 - 示例 ........................................................................................................ 625
27-8. 集合通道操作 - 示例 ..................................................................................................... 626
27-9. 转换延迟预置- 示例 ...................................................................................................... 627
27-10. 使用预置的转换的开始 - 示例........................................................................................... 627
27-11. 预至和通道同步........................................................................................................... 628
27-12. 典型的温度传感器传输函数 ............................................................................................. 629
28-1. 嵌入式仿真模块 (EEM) 的大应用....................................................................................... 640
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图图表表列列表表
1-1. MSP430x2xx 系列改进和增强 ........................................................................................... 27
2-1. 中断源、标志、和矢量 .................................................................................................... 37
2-2. 针对基本时钟系统的运行模式 ............................................................................................ 39
2-3. 未使用引脚的连接 ......................................................................................................... 41
3-1. 状态寄存器位的说明....................................................................................................... 46
3-2. 常量发生器 CG1,CG2 的值............................................................................................. 46
3-3. 源/目的操作数寻址模式 ................................................................................................... 48
3-4. 寄存器模式说明 ............................................................................................................ 49
3-5. 已索引模式说明 ............................................................................................................ 50
3-6. 符号模式说明............................................................................................................... 51
3-7. 绝对模式说明............................................................................................................... 52
3-8. 间接模式说明............................................................................................................... 53
3-9. 间接自动递增模式说明 .................................................................................................... 54
3-10. 立即模式说明............................................................................................................... 55
3-11. 双操作数指令............................................................................................................... 57
3-12. 单操作数指令............................................................................................................... 58
3-13. 跳转指令 .................................................................................................................... 59
3-14. 中断和复位周期 ............................................................................................................ 60
3-15. 格式 II 指令周期和长度.................................................................................................... 60
3-16. 格式 I 指令周期和长度 .................................................................................................... 61
3-17. MSP430 指令集............................................................................................................ 62
4-1. SR 位说明................................................................................................................. 121
4-2. 常数发生器 CG1,CG2 的值 ........................................................................................... 122
4-3. 源/目的寻址 ............................................................................................................... 125
4-4. MSP430 双操作数指令 .................................................................................................. 143
4-5. MSP430 单操作数指令 .................................................................................................. 143
4-6. 条件跳转指令 ............................................................................................................. 144
4-7. 仿真指令................................................................................................................... 144
4-8. 中断、返回、和复位周期以及长度 ..................................................................................... 145
4-9. MSP430 格式 II 指令周期和长度 ....................................................................................... 145
4-10. MSP430 格式 I 指令周期和长度........................................................................................ 146
4-11. 针对寄存器模式的扩展字的说明........................................................................................ 147
4-12. 针对非寄存器模式的扩展字的说明 ..................................................................................... 149
4-13. 扩展双操作数指令........................................................................................................ 151
4-14. 扩展单操作数指令........................................................................................................ 153
4-15. 扩展仿真指令 ............................................................................................................. 155
4-16. 寻址指令,在 20 位寄存器数据上运行 ................................................................................ 156
4-17. MSP430X 格式 II 指令周期和长度 ..................................................................................... 157
4-18. MSP430X 格式 I 指令周期和长度...................................................................................... 158
4-19. 寻址指令周期和长度 ..................................................................................................... 159
4-20. MSP430X 的指令映射 ................................................................................................... 160
5-1. 基本时钟模块+寄存器.................................................................................................... 280
6-1. DMA 传输模式 ............................................................................................................ 289
6-2. DMA 触发操作 ............................................................................................................ 295
6-3. 通道的优先级 ............................................................................................................. 297
6-4. 最大单次传输 DMA 周期 ............................................................................................... 297
6-5. DMA 寄存器............................................................................................................... 300
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7-1. 擦除模式................................................................................................................... 310
7-2. 写入模式................................................................................................................... 313
7-3. BUSY=1 时的闪存访问 .................................................................................................. 318
7-4. 闪存存储器寄存器 ........................................................................................................ 321
8-1. PxSEL 和 PxSEL2 ....................................................................................................... 327
8-2. 数字 I/O 寄存器........................................................................................................... 331
9-1. SVS 寄存器 ............................................................................................................... 337
10-1. 安全装置定时器+ 寄存器 ................................................................................................ 344
11-1. OP1 的各地址 ............................................................................................................ 349
11-2. RESHI 的内容 ............................................................................................................ 349
11-3. SUMEXT 的内容 ......................................................................................................... 349
11-4. 硬件乘法器寄存器........................................................................................................ 352
12-1. 定时器模式 ................................................................................................................ 356
12-2. 输出模式................................................................................................................... 362
12-3. 定时器_A3 寄存器........................................................................................................ 367
13-1. 定时器模式 ................................................................................................................ 375
13-2. TBCLx 加载事件.......................................................................................................... 381
13-3. 比较锁存器的操作模式 .................................................................................................. 381
13-4. 输出模式................................................................................................................... 382
13-5. 定时器_B 的寄存器 ...................................................................................................... 388
14-1. USI 寄存器 ................................................................................................................ 403
14-2. 到 USI 寄存器的字访问.................................................................................................. 403
15-1. 接收错误条件 ............................................................................................................. 416
15-2. BITCLK 的调制模式...................................................................................................... 418
15-3. BITCLK 的调制模式...................................................................................................... 419
15-4. 常用波特率,设置,和错误,UCOS16= 0............................................................................ 422
15-5. 常用波特率,设置,和错误,UCOS16=1............................................................................. 423
15-6. USCI_A0 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 426
15-7. USCI_A1 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 426
16-1. UCxSTE 的操作 .......................................................................................................... 436
16-2. USCI_A0 和 USCI_B0 控制状态寄存器 ............................................................................... 442
16-3. USCI_A1 和 USCI_B1 控制状态寄存器 ............................................................................... 442
17-1. 状态更改中断标志........................................................................................................ 463
17-2. USCI_B0 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 465
17-3. USCI_B1 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 465
18-1. 接收错误条件 ............................................................................................................. 478
18-2. 常用的波特率,波特率数据和误差 ..................................................................................... 484
18-3. USART0 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 488
18-4. USART1 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 488
19-1. USART0 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 505
19-2. USART1 控制和状态寄存器 ............................................................................................ 505
20-1. OA 输出配置 .............................................................................................................. 513
20-2. OA 模式选择 .............................................................................................................. 513
20-3. 两运放差分放大器控制寄存器设置 ..................................................................................... 515
20-4. 两运放差分放大器增益设置 ............................................................................................. 515
20-5. 三运放差分放大器控制寄存器设置 ..................................................................................... 517
20-6. 三运放差分放大器增益设置 ............................................................................................. 517
20-7. OA 寄存器................................................................................................................. 519
21-1. 比较器_A+ 寄存器........................................................................................................ 529
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22-1. 转换模式概述 ............................................................................................................. 538
22-2. 最大 DTC 周期时间 ...................................................................................................... 548
22-3. ADC10 寄存器 ............................................................................................................ 551
23-1. 转换模式概述 ............................................................................................................. 564
23-2. ADC12 寄存器 ............................................................................................................ 573
24-1. 示例区段 A结构........................................................................................................... 581
24-2. 支持的标签(器件专用)................................................................................................ 582
24-3. DCO 校准数据(器件专用)............................................................................................ 582
24-4. TAG_ADC12_1 的校准数据(器件专用) ............................................................................ 583
25-1. DAC12 满量程范围(V
REF
=V
eREF+
或 V
REF+
) ........................................................................... 589
25-2. DAC12 寄存器 ............................................................................................................ 593
26-1. 高输入阻抗缓冲器........................................................................................................ 600
26-2. 采样电容................................................................................................................... 601
26-3. 数据格式................................................................................................................... 605
26-4. 转换模式汇总 ............................................................................................................. 606
26-5. SD16_A 寄存器........................................................................................................... 609
27-1. 高输入阻抗缓冲器........................................................................................................ 618
27-2. 采样电容................................................................................................................... 619
27-3. 数据格式................................................................................................................... 623
27-4. 转换模式总结 ............................................................................................................. 624
27-5. SD24_A 寄存器........................................................................................................... 632
28-1. 2xx 嵌入式仿真模块的配置 ............................................................................................. 642
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