基于MSP430单片机的控制系统设计 - (EPUB全文下载)

文件大小：0.55 mb。
文件格式：epub 格式。
书籍内容：

基于MSP430单片机的控制系统设计
第1章　单片机原理概述及C编程语言
第2章　单片机输出电路设计
第3章　单片机输入电路设计
第4章　定时器／计数器和外部中断系统设计
第5章　串行通信
第6章　I2C接口的应用
第7章　同步串行SPI接口
第8章　AD与DA转换器
第9章　单片机综合系统设计
参考文献
第1章　单片机原理概述及C编程语言
1.1　MSP430单片机概述
MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）公司于1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。之所以称为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。MSP430单片机有很多类型，主要包括MSP430F167、MSP430F168、MSP430F169、MSP430F1610等类别，本书以MSP430F169为例进行编写。
1．MSP430系列单片机的性能
虽然MSP430系列单片机推出时间不是很长，但由于其卓越的性能，发展极为迅速，应用也日趋广泛。MSP430系列单片机的主要特点有：
1）超低功耗
MSP430系列单片机的电源电压采用1.8～3.6V低电压，RAM在数据保持方式下耗电仅为0.1μA，活动模式时耗电为250pA/MIPS（每秒百万条指令数），I/O输入端口的最大漏电流仅为50nA。MSP430系列单片机具有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：基本时钟系统和锁频环（FLL和FLL＋）时钟系统或DCO数字振荡器时钟系统。由时钟系统产生CPU和各功能模块所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时使用的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明显的差异。在系统中有一种活动模式（AM）和5种低功耗模式（LPM0～LPM4）。
另外，MSP430系列单片机采用矢量中断，支持十多个中断源，并可以任意嵌套。用中断请求将CPU唤醒只要6μs，通过合理编程，既可降低系统功耗，又可以对外部事件请求作出快速响应。
在这里，需要对低功耗问题作一些说明。
首先，对一个处理器而言，活动模式时的功耗必须与其性能一起来考察、衡量，忽略性能来看功耗是片面的。在计算机体系结构中，用W/MIPS（瓦特／百万指令每秒）来衡量处理器的功耗与性能关系，这种标称方法是合理的。MSP430系列单片机在活动模式时耗电为250μA/MIPS，这个指标是很高的（传统的Mcs51单片机约为10～20mA/MIPS）。其次，作为一个应用系统，功耗是整个系统的功耗，而不仅仅是处理器的功耗。比如，在一个有多个输入信号的应用系统中，处理器输入端口的漏电流对系统的耗电影响就较大了。MSP430单片机输入端口的漏电流最大为50nA，远低于其他系列单片机（一般为l～10μA）。另外，处理器的功耗还要看它内部功能模块是否可以关闭，以及模块活动情况下的耗电，比如低电压监测电路的耗电等。还要注意，有些单片机的某些参数指标中，虽然典型值可能很小，但最大值和典型值相差数十倍，而设计时要考虑到最坏情况，就应该关心参数标称的最大值，而不是典型值。总体而言，MSP430系列单片机堪称目前世界上功耗最低的单片机，其应用系统可以做到用一枚电池使用10年。
2）强大的处理能力
MSP430系列单片机是16位单片机，采用了目前流行的、颇受学术界好评的精简指令集（RISC）结构，一个时钟周期可以执行一条指令（传统的MCS51单片机要12个时钟周期才可以执行一条指令），使MSP430在8MHz晶振工作时，指令速度可达8MIPS（注意：同样8MIPS的指令速度，在运算性能上16位处理器比8位处理器高远不止两倍）。不久还将推出25～30MIPS的产品。同时，MSP430系列单片机中的某些型号，采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、硬件乘、加（积之和）功能、DMA等一系列先进的体系结构，大大增强了它的数据处理和运算能力，可以有效地实现一些数字信号处理的算法（如FFT、DTMF等）。这种结构在其他系列单片机中尚未使用。
3）高性能模拟技术及丰富的片上外围模块
MSP430系列单片机结合TI的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设。视型号不同可能组合有以下功能模块：看门狗（WDT），模拟比较器A，定时器A（Timer_A），定时器B（Timer_B），串口0、1（USART0、1），硬件乘法器，液晶驱动器，10位、12位、14位ADC，12位DAC，I2C总线，直接数据存取（DMA），端口1～6（P1～P6），基本定时器（Basic Timer）等。其中，看门狗可以在程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出高精度（10～11位）的A/D转换器；16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获、比较功能；大量的捕获、比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；多功能串口（USART）可实现异步、同步和I2C串行通信，可方便地实现多机通信等应用；具有较多的I/O端口，最多达6×8条I/O口线，IO输出时，不管是灌电流还是拉电流，每个端口的输出晶体管都能够限制输出电流（最大约25mA），保证系统安全：PI、P2端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；12位A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kb/s，能够满足大多数数据采集应用：LCD驱动模块能直接驱动液晶多达160段；F15x和F16x系列有两路12位高速DAC，可以实现直接数字波形合成等功能：硬件I2C串行总线接口可以扩展I2C接口器件：DMA功能可以提高数据传输速度，减轻CPU的负荷。
MSP430系列单片机的丰富片内外设，在目前所有单片机系列产品中是非常突出的，为系统的单片机解决方案提供很大的便利。
4）系统工作稳 ............

以上为书籍内容预览，如需阅读全文内容请下载EPUB源文件，祝您阅读愉快。