Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX, руководство пользователя (2004)
.pdfСемейство
микроконтроллеров
MSP430x1xx
Руководство пользователя
MSP430x1xxFamily
С12 Семейство микроконтроллеров MSP430x1xx. Руководство пользователя: Пер. с англ. – М.:
Серия «Библиотека Компэла». ЗАО «Компэл», 2004. – 368 с.
ISBN 5-98730-001-0
Данное руководство представляет собой перевод User’s Guide MSP430x1xx Family (slau049d) выпущенного компанией Texas Instruments в январе 2004 года. В переводе учтены и исправлены все опечатки отмеченные в Errata MSP430x1xx Family User’s Guide (slaz007) (июнь 2004), а также ряд ошибок, обнаруженных в процессе перевода.
Руководство пользователя MSP430x1xx – необходимый инcтрумент инженера-разработчика, работающего над созданием электронных приборов на базе популярных микроконтроллеров серии MSP430 со сверхнизким потреблением энергии.
ISBN 5-98730-001-0
9 7 8 5 8 9 7 3 0 0 0 1 3
ISBN 5-98730-001-0 |
© ЗАО «Компэл», 2004 |
Содержание
MSP430x1xxFamily
|
|
MSP430x1xxFamily |
К ЧИТАТЕЛЮ...................................................................................................................................... |
9 |
|
Введение .......................................................................................................................................... |
12 |
|
Об этом руководстве........................................................................................................................... |
12 |
|
Дополнительная документация ......................................................................................................... |
12 |
|
Предупреждение FCC.......................................................................................................................... |
12 |
|
Принятые обозначения ....................................................................................................................... |
12 |
|
Глоссарий ......................................................................................................................................... |
13 |
|
Соглашения в обозначениях состояния битов регистров ..................................................................... |
14 |
|
Раздел I. Введение.......................................................................................................................... |
16 |
|
1.1. Архитектура .................................................................................................................................. |
16 |
|
1.2. Гибкая система тактирования ..................................................................................................... |
17 |
|
1.3. Встроенная эмуляция .................................................................................................................. |
18 |
|
1.4. Адресное пространство ............................................................................................................... |
18 |
|
1.4.1. Flash-память программ.................................................................................................... |
19 |
|
1.4.2. ОЗУ .................................................................................................................................... |
19 |
|
1.4.3. Периферийные модули ................................................................................................... |
19 |
|
1.4.4. Регистры специального назначения (SFRs) .................................................................. |
19 |
|
1.4.5. Организация памяти ........................................................................................................ |
20 |
|
Раздел II. Системный сброс, прерывания и рабочие режимы.................................................... |
22 |
|
2.1. Системный сброс и инициализация........................................................................................... |
22 |
|
2.1.1. Сброс при включении питания (POR) ............................................................................ |
23 |
|
2.1.2. Сброс при пониженном напряжении питания (BOR).................................................... |
23 |
|
2.1.3. Исходное состояние устройства после системного сброса......................................... |
24 |
|
2.2. Прерывания .................................................................................................................................. |
25 |
|
2.2.1. Немаскируемые прерывания .......................................................................................... |
26 |
|
2.2.2. Маскируемые прерывания.............................................................................................. |
28 |
|
2.2.3. Обработка прерывания.................................................................................................... |
29 |
|
2.2.4. Векторы прерываний....................................................................................................... |
31 |
|
2.3. Режимы работы ........................................................................................................................... |
32 |
|
2.3.1. Вход и выход из режимов пониженного энергопотребления ..................................... |
34 |
|
2.4. Принципы создания приложений с низким энергопотреблением.......................................... |
35 |
|
2.5. Подключение неиспользуемых выводов................................................................................... |
36 |
|
Раздел III. 16-разрядное RISC CPU................................................................................................ |
38 |
|
3.1. Введение в ЦПУ ............................................................................................................................ |
38 |
|
3.2. Регистры ЦПУ............................................................................................................................... |
38 |
|
3.2.1. Программный счетчик (PC)............................................................................................. |
38 |
|
3.2.2. Указатель стека (SP)........................................................................................................ |
40 |
|
3.2.3. Регистр статуса (SR)........................................................................................................ |
41 |
|
3.2.4. Регистры генератора констант CG1 и CG2..................................................................... |
43 |
|
3.2.5. Регистры общего назначения R4-R15............................................................................ |
44 |
|
3.3. Режимы адресации ...................................................................................................................... |
44 |
|
3.3.1. Регистровый режим......................................................................................................... |
45 |
|
3.3.2. Индексный режим............................................................................................................ |
46 |
|
3.3.3. Символьный режим......................................................................................................... |
47 |
|
3.3.4. Абсолютный режим ......................................................................................................... |
48 |
|
3.3.5. Косвенный регистровый режим ..................................................................................... |
49 |
|
3.3.6. Косвенный автоинкрементный режим........................................................................... |
50 |
|
3.3.7. Прямой режим.................................................................................................................. |
51 |
|
|
|
Библиотека Компэла |
4 |
|
|
|
Содержание |
MSP430x1xxFamily |
3.4. Набор команд ............................................................................................................................... |
52 |
3.4.1. Команды с двойным операндом (Формат I).................................................................. |
53 |
3.4.2. Команды с одним операндом (Формат II) ..................................................................... |
54 |
3.4.3. Команды перехода........................................................................................................... |
54 |
3.4.4. Командные циклы и длина команд ................................................................................ |
91 |
3.4.5. Описание набора команд ................................................................................................ |
93 |
Раздел IV. Основной модуль тактирования.................................................................................. |
98 |
4.1. Введение в основой модуль тактирования................................................................................ |
98 |
4.2. Функционирование основного модуля тактирования .............................................................. |
99 |
4.2.1. Возможности основного модуля тактирования в приложениях с малым |
|
потреблением мощности .............................................................................................. |
100 |
4.2.2. Осциллятор LFXT1.......................................................................................................... |
100 |
4.2.3. Осциллятор XT2.............................................................................................................. |
101 |
4.2.4. Осциллятор с цифровым управлением (DCO) ............................................................ |
101 |
4.2.5. DCO модулятор............................................................................................................... |
104 |
4.2.6. Надежность работы основного модуля тактирования ............................................... |
105 |
4.3. Регистры основного модуля тактирования ............................................................................. |
108 |
Раздел V. Контроллер флэш-памяти .......................................................................................... |
112 |
5.1. Введение в флэш-память.......................................................................................................... |
112 |
5.2. Сегментация флэш-памяти....................................................................................................... |
113 |
5.3. Функционирование флэш-памяти ........................................................................................... |
113 |
5.3.1. Тактовый генератор флэш-памяти............................................................................... |
114 |
5.3.2. Стирание флэш-памяти ................................................................................................ |
115 |
5.3.3. Запись в флэш-память.................................................................................................. |
119 |
5.3.4. Доступ к флэш-памяти во время записи или стирания............................................. |
125 |
5.3.5. Останов цикла записи или стирания............................................................................ |
126 |
5.3.6. Конфигурирование и доступ к контроллеру флэш-памяти ...................................... |
126 |
5.3.7. Прерывания контроллера флэш-памяти..................................................................... |
127 |
5.3.8. Программирование устройств с флэш-памятью........................................................ |
127 |
5.4. Регистры флэш-памяти ............................................................................................................ |
128 |
Раздел VI. Супервизор напряжения питания.............................................................................. |
134 |
6.1. Введение в SVS .......................................................................................................................... |
134 |
6.2. Функционирование SVS ............................................................................................................ |
134 |
6.2.1. Конфигурирование SVS ................................................................................................ |
134 |
6.2.2. Функционирование компаратора SVS ......................................................................... |
134 |
6.2.3. Изменение битов VLDx .................................................................................................. |
136 |
6.2.4. Рабочий диапазон SVS .................................................................................................. |
136 |
6.3. Регистры SVS ............................................................................................................................. |
137 |
Раздел VII. Аппаратный умножитель .......................................................................................... |
140 |
7.1. Введение в аппаратный умножитель ....................................................................................... |
140 |
7.2. Функционирование аппаратного умножителя ........................................................................ |
141 |
7.2.1. Операнд регистров......................................................................................................... |
141 |
7.2.2. Регистры результата...................................................................................................... |
141 |
7.2.3. Примеры программного обеспечения ......................................................................... |
143 |
7.2.4. Косвенная адресация RESLO......................................................................................... |
143 |
7.2.5. Использование прерываний ......................................................................................... |
144 |
7.3. Регистры аппаратного умножителя ......................................................................................... |
144 |
Раздел VIII. Контроллер DMA ....................................................................................................... |
146 |
8.1. Введение в контроллер DMA..................................................................................................... |
146 |
Библиотека Компэла |
5 |
|
|
MSP430x1xxFamily |
8.2. Функционирование DMA ........................................................................................................... |
146 |
|
8.2.1. Режимы адресации DMA............................................................................................... |
146 |
|
8.2.2. Режимы переноса DMA ................................................................................................. |
149 |
|
8.2.3 Инициирование DMA-переносов ................................................................................... |
154 |
|
8.2.4. Останов DMA-переносов ............................................................................................... |
157 |
|
8.2.5. Приоритеты каналов DMA............................................................................................. |
157 |
|
8.2.6. Длительность цикла DMA-переноса ............................................................................ |
157 |
|
8.2.7. Использование DMA с системными прерываниями................................................... |
158 |
|
8.2.8. Прерывания контроллера DMA..................................................................................... |
158 |
|
8.2.9. Использование модуля I2C с контроллером DMA....................................................... |
159 |
|
8.2.10. Использование АЦП12 с контроллером DMA ........................................................... |
159 |
|
8.2.11. Использование ЦАП12 с контроллером DMA ........................................................... |
159 |
|
8.3. Регистры DMA ............................................................................................................................ |
160 |
|
Раздел IX. Цифровые входы/выходы......................................................................................... |
166 |
|
9.1. Введение в цифровые входы/выходы ..................................................................................... |
166 |
|
9.2. Функционирование цифровых входов/выходов..................................................................... |
166 |
|
9.2.1. Регистры ввода PxIN...................................................................................................... |
166 |
|
9.2.2. Регистры вывода PxOUT ............................................................................................... |
167 |
|
9.2.3. Регистры направления PxDIR ....................................................................................... |
167 |
|
9.2.4. Регистры выбора функции PxSEL................................................................................ |
167 |
|
9.2.5. Прерывания Р1 и Р2 ...................................................................................................... |
168 |
|
9.2.6. Конфигурирование неиспользуемых выводов порта ................................................ |
169 |
|
9.3. Регистры цифровых входов/выходов...................................................................................... |
169 |
|
Раздел X. Сторожевой таймер ..................................................................................................... |
172 |
|
10.1. Введение в сторожевой таймер.............................................................................................. |
172 |
|
10.2. Функционирование сторожевого таймера ............................................................................ |
172 |
|
10.2.1. Счетчик сторожевого таймера.................................................................................... |
173 |
|
10.2.2. Сторожевой режим...................................................................................................... |
173 |
|
10.2.3. Режим интервального таймера .................................................................................. |
174 |
|
10.2.4. Прерывания сторожевого таймера ............................................................................ |
174 |
|
10.2.5. Работа в режимах пониженного энергопотребления............................................... |
175 |
|
10.2.6. Примеры программного обеспечения ....................................................................... |
175 |
|
10.3. Регистры сторожевого таймера ............................................................................................. |
176 |
|
Раздел XI. Таймер А ...................................................................................................................... |
180 |
|
11.1. Введение в таймер А................................................................................................................ |
180 |
|
11.2. Функционирование таймера А................................................................................................ |
180 |
|
11.2.1. 16-разрядный таймер-счетчик ................................................................................... |
180 |
|
11.2.2. Запуск таймера ............................................................................................................ |
182 |
|
11.2.3. Управление режимом таймера ................................................................................... |
182 |
|
11.2.4. Блоки захвата/сравнения ............................................................................................ |
187 |
|
11.2.5. Модуль вывода ............................................................................................................ |
189 |
|
11.2.6. Прерывания Таймера А................................................................................................ |
192 |
|
11.3. Регистры Таймера А................................................................................................................. |
194 |
|
Раздел XII. Таймер В ..................................................................................................................... |
200 |
|
12.1. Введение в таймер В................................................................................................................ |
200 |
|
12.1.1. Сходства и различия с таймером А............................................................................ |
200 |
|
12.2. Работа таймера В ..................................................................................................................... |
201 |
|
12.2.1. 16-разрядный счетчик таймера.................................................................................. |
202 |
|
12.2.2. Старт таймера............................................................................................................... |
202 |
|
|
|
Библиотека Компэла |
6 |
|
|
|
Содержание |
MSP430x1xxFamily |
|
12.2.3. Управление режимом таймера ................................................................................... |
|
203 |
12.2.4. Блоки захвата/сравнения ............................................................................................ |
|
207 |
12.2.5. Модуль вывода ............................................................................................................ |
|
210 |
12.2.6. Прерывания Таймера В................................................................................................ |
|
213 |
12.3. Регистры таймера В................................................................................................................. |
|
216 |
Раздел XIII. Периферийный интерфейс USART, режим UART................................................... |
|
222 |
13.1. Введение в USART: режим UART............................................................................................ |
|
222 |
13.2. Работа USART: режим UART ................................................................................................... |
|
222 |
13.2.1. Инициализация и сброс USART.................................................................................. |
|
222 |
13.2.2. Формат символа .......................................................................................................... |
|
224 |
13.2.3. Асинхронные коммуникационные форматы............................................................. |
|
224 |
13.2.4. Разрешение приема USART ........................................................................................ |
|
228 |
13.2.5. Разрешение передачи USART ..................................................................................... |
|
229 |
13.2.6. Контроллер скорости передачи UART........................................................................ |
|
230 |
13.2.7. Прерывания USART...................................................................................................... |
|
236 |
13.3. Регистры USART: режим USART............................................................................................. |
|
240 |
Раздел XIV. Периферийный интерфейс USART, режим SPI ...................................................... |
|
250 |
14.1. Введение в USART: режим SPI................................................................................................ |
|
250 |
14.2. Функционирование USART: режим SPI.................................................................................. |
|
250 |
14.2.1. Инициализация USART и сброс.................................................................................. |
|
252 |
14.2.2. Режим ведущего .......................................................................................................... |
|
252 |
14.2.3. Режим ведомого .......................................................................................................... |
|
253 |
14.2.4. Включение SPI.............................................................................................................. |
|
254 |
14.2.5. Управление последовательным тактированием ....................................................... |
|
255 |
14.2.6. Прерывания SPI............................................................................................................ |
|
257 |
14.3. Регистры USART: режим SPI................................................................................................... |
|
258 |
Раздел XV. Периферийный интерфейс USART, режим I2C ........................................................ |
|
268 |
15.1. Введение в модуль I2C ............................................................................................................. |
|
268 |
15.2. Функционирование модуля I2C ............................................................................................... |
|
268 |
15.2.1. Инициализация модуля I2C.......................................................................................... |
|
270 |
15.5.2. Последовательные данные I2C.................................................................................... |
|
271 |
15.2.3. Режимы адресации I2C ................................................................................................ |
|
272 |
15.2.4. Режимы работы модуля I2C ........................................................................................ |
|
273 |
15.2.5. Регистр данных I2CDR модуля I2C .............................................................................. |
|
280 |
15.2.6. Генерация тактовых сигналов I2C и синхронизация................................................. |
|
281 |
15.2.7. Использование модуля I2C в режимах пониженного энергопотребления ............ |
282 |
|
15.2.8. Прерывания I2C............................................................................................................. |
|
283 |
15.3. Регистры модуля I2C ................................................................................................................ |
|
285 |
Раздел XVI. Компаратор А............................................................................................................ |
|
296 |
16.1. Введение в компаратор А........................................................................................................ |
|
296 |
16.2. Функционирование компаратора А........................................................................................ |
|
297 |
16.2.1. Компаратор................................................................................................................... |
|
297 |
16.2.2. Входные аналоговые переключатели ........................................................................ |
|
297 |
16.2.3. Выходной фильтр ........................................................................................................ |
|
298 |
16.2.4. Генератор опорного напряжения................................................................................ |
|
298 |
16.2.5. Компаратор А, регистр отключения порта CAPD...................................................... |
|
299 |
16.2.6. Прерывания компаратора А........................................................................................ |
|
299 |
16.2.7. Использование компаратора А для измерения сопротивления элементов........... |
300 |
|
16.3. Регистры компаратора А......................................................................................................... |
|
302 |
Библиотека Компэла |
|
7 |
|
MSP430x1xxFamily |
Раздел XVII. АЦП12 ....................................................................................................................... |
306 |
17.1. Введение в АЦП12.................................................................................................................... |
306 |
17.2. Функционирование АЦП12...................................................................................................... |
307 |
17.2.1. 12-разрядное ядро АЦП .............................................................................................. |
307 |
17.2.2. Входы АЦП12 и мультиплексор .................................................................................. |
308 |
17.2.3. Генератор опорного напряжения................................................................................ |
309 |
17.2.4. Синхронизация выборки и преобразования ............................................................. |
310 |
17.2.5. Память преобразований.............................................................................................. |
312 |
17.2.7. Использование интегрированного температурного датчика................................... |
318 |
17.2.8. Заземление АЦП12 и рассмотрение влияния помех................................................ |
318 |
17.2.9. Прерывания АЦП12...................................................................................................... |
319 |
17.3. Регистры АЦП12....................................................................................................................... |
323 |
Раздел XVIII. АЦП10 ...................................................................................................................... |
332 |
18.1. Введение в АЦП10.................................................................................................................... |
332 |
18.2. Функционирование АЦП10...................................................................................................... |
333 |
18.2.1. 10-разрядное ядро АЦП .............................................................................................. |
333 |
18.2.2. Входы АЦП10 и мультиплексор .................................................................................. |
334 |
18.2.3. Генератор опорного напряжения................................................................................ |
335 |
18.2.4. Тактирование выборки и преобразования................................................................. |
336 |
18.2.5. Режимы преобразования ............................................................................................ |
338 |
18.2.6. Контроллер переноса данных АЦП10 ........................................................................ |
343 |
18.2.7. Использование интегрированного температурного датчика................................... |
348 |
18.2.8. Заземление АЦП и рассмотрение влияния помех .................................................... |
349 |
18.2.9. Прерывания АЦП10...................................................................................................... |
350 |
18.3. Регистры АЦП10....................................................................................................................... |
350 |
Раздел XIX. ЦАП12 ........................................................................................................................ |
358 |
19.1. Введение в ЦАП12.................................................................................................................... |
358 |
19.2. Функционирование ЦАП12...................................................................................................... |
358 |
19.2.1. Ядро ЦАП12 .................................................................................................................. |
359 |
19.2.2. Опорный источник ЦАП12........................................................................................... |
360 |
19.2.3. Обновление выходного напряжения ЦАП12 ............................................................. |
361 |
19.2.4. Формат данных DAC12_xDAT...................................................................................... |
361 |
19.2.5. Калибровка смещения выходного усилителя ЦАП12............................................... |
362 |
19.2.6. Группировка нескольких модулей ЦАП12 ................................................................. |
363 |
19.2.7. Прерывания ЦАП12..................................................................................................... |
364 |
19.3. Регистры ЦАП12....................................................................................................................... |
365 |
8 |
|
Библиотека Компэла |
|
К ЧИТАТЕЛЮ
Основанная |
в |
|
1930 г., компания |
||
Texas Instruments |
||
Incorporated |
се- |
|
годня |
известна |
|
как |
мировой |
|
лидер |
в облас- |
|
ти |
цифровых |
|
с и г н а л ь н ы х |
процессоров и технологий обработки аналоговых сигналов.
С момента создания в 1954 году компанией Texas Instruments первого коммерческого транзистора, в 1958 году первой интегральной микросхемы, в 1971 г. первого однокристального микроконтроллера и за годы своего существования, компания оказала и продолжает оказывать существенное влияние на направления мирового развития электронной техники и технологии производства электрон-
ной аппаратуры. |
|
Компания Texas |
Instruments на |
протяжении многих |
лет находится |
в пятёрке ведущих |
производителей |
электронных компонентов и создателей технологии обработки сигналов.
Рубеж 20 – 21 века – это эпоха бурного развития Интернета, и компания Texas Instruments была, есть и старается оставаться лидером в области современных технологий связи. Компания Texas Instruments инвестировала и продолжает инвестировать значительные средства в развитие
Библиотека Компэла
Интернет технологий, системы беспроводной связи, в такие новые быстрорастущие рынки как цифровые видеокамеры и цифровое аудио. Так, компания Texas Instruments инвестировала в исследования и разработку новых технологий 1 млрд. долл. США
в2002 г., 1,75 млрд. долл.США в 2003, а ориентировочная сумма инвестиций
в2004 г. превысит 2,1 млрд. долл. США. На предприятиях компании трудится в общей сложности 36 000 высококвалифицированных специалистов на всех континентах, за исключением Австралии и Антарктиды.
Ссоздания компанией Texas Instruments в 1982 г первого однокристального цифрового сигнального процессора началось триумфальное шествие технологии цифровой обработки аналоговых сигналов по земному шару. Ныне, почти каждый сотовый телефон или цифровой фотоаппарат, который Вы берёте в руки, каждое интернет-соединение, и даже каждая мелодия, льющаяся из радиоприёмника являются результатом работы цифровых сигнальных процессоров и аналоговых технологий компании Texas Instruments. Более 40% мирового объёма производимых цифровых сигнальных процессоров выпускается компанией Texas Instruments. Остальные 60% цифровых сигнальных процессоров производятся компаниями Analog Devices, Agere
9
MSP430x1xxFamily
Systems, Freescale Semiconductors, STMicroelectronics и рядом более мелких фирм.
В 1999 году компания Texas Instruments начала производство семейства флэш-RISC 16-битных, программно/конструктивно совместимых сверхмалопотребляющих микроконтроллеров MSP430. За очень короткое время новый микроконтроллер стал поистинне «золотым камнем» в изделиях с батарейным питанием. Сегодня, мировую популярность микроконтроллеров семейства MSP430 трудно переоценить. Ни один из признанных мирововых лидеров в производстве микроконтроллеров не может предложить рынку изделие, способное конкурировать с MSP430 по соотношению цена/качество, уровню управления энергопотреблением, набору размещённых на кристалле узлов.
Благодаря своим уникальным качествам, микроконтроллеры се-
рии MSP430 завоевали широчайшую популярность у разработчиков электронной техники. Однако эта популярность в нашей стране была бы еще более высокой, если бы вся обширная документация, выпущенная компанией Texas Instruments, была бы доступна на русском языке. Этой книгой мы начинаем серию публикаций, посвященных микроконтроллерам серии MSP430. На очереди выход первого сборника переводов Примеров применения (Application Reports), показавшихся нам наиболее интересными для отечественных инженеров, а также Руководство пользователя MSP430x4xx.
Ваши пожелания и замечания просим присылать по адресу:
E-mail: TI@compel.ru
Бренд-менеджер
по продукции Texas Instruments компании «Компэл» – Илья Фурман.
10 |
|
Библиотека Компэла |
|