編輯推薦
《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》特色:
融閤瞭作者10多年單片機教學及開發應用經驗以最新的MSP430F5xx、F6xx係列為主,兼顧F1xx、
F2xx和F4xx係列介紹瞭寄存器編程、庫函數二種教學、開發方法所有源程序代碼都經過實驗驗證與測試。
讀者對象
高等院校計算機、電子、自動化、儀器儀錶等專業的學生從事單片機應用係統開發的工程技術人員單片機愛好者。
內容簡介
《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》以TI公司的MSP430係列超低功耗單片機為核心,介紹瞭MSP430單片機的特點和選型,詳細講述瞭MSP430的結構和指令係統,對MSP430全係列(特彆是最新的F5xx、F6xx)所涉及的片內外圍模塊的功能、原理和應用作瞭詳盡的描述。並介紹瞭MSP430的開發環境、匯編語言、庫函數、C語言程序設計方法,以及單片機低功耗設計、常用接口電路設計和嵌入式軟件編程基礎等。最後講解一個體現MSP430單片機特點的血氧測量儀的設計實例。
《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》配套MSP430F6638-FFTB全功能教學實驗係統,讀者可以到網站下載完整的教學資源(包括課件、實驗指導書)。
《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》可作為高等院校計算機、電子、自動化、儀器儀錶等專業單片機課程的教材,也可作為廣大從事單片機應用係統開發的工程技術人員的學習、參考用書。
內頁插圖
目錄
第1章 概述
1.1 單片微型計算機
1.1.1 單片機的概念
1.1.2 單片機的特點及主要係列
1.1.3 單片機的應用
1.2 MSP430係列單片機
1.2.1 MSP430係列單片機的特點
1.2.2 MSP430係列單片機的發展和應用
1.3 MSP430係列單片機應用選型
1.3.1 MSP430係列單片機命名規則
1.3.2 MSP430係列單片機選型
1.3.3 MSP430芯片封裝
1.4 本章小結
1.5 思考題與習題
第2章 MSP430體係結構
2.1 MSP430微控製器架構
2.2 地址空間
2.2.1 中斷嚮量錶
2.2.2 Flash/ROM
2.2.3 信息內存
2.2.4 引導內存
2.2.5 RAM
2.2.6 外設模塊
2.2.7 特殊功能寄存器
2.3 中央控製器(MSP430 CPU)
2.3.1 算術邏輯單元
2.3.2 MSP430 CPU寄存器
2.4 尋址模式
2.4.1 寄存器尋址模式
2.4.2 變址尋址模式
2.4.3 符號尋址模式
2.4.4 絕對尋址模式
2.4.5 寄存器間接尋址模式
2.4.6 自增間接尋址模式
2.4.7 立即數尋址模式
2.5 指令係統
2.5.1 雙操作數指令
2.5.2 單操作數指令
2.5.3 程序流控製一跳轉
2.5.4 仿真指令
2.6 本章小結
2.7 思考題與習題
第3章 MSP430基本外設
3.1 係統時鍾與控製
3.1.1 係統復位
3.1.2 MSP430基礎時鍾模塊
3.1.3 中斷管理
3.1.4 電壓監控係統SVS
3.1.5 應用舉例
3.2 低功耗模式
3.2.1 低功耗工作模式
3.2.2 進入和退齣低功耗模式
3.2.3 低功耗應用原則
3.2.4 應用舉例
3.3 通用輸入/輸齣端口
3.3.1 通用輸入/輸齣端口概述
3.3.2 具有中斷能力的端口
3.3.3 不具有中斷能力的端口
3.3.4 端口COM和S
3.3.5 應用舉例
3.4 定時器
3.4.1 基本定時器
3.4.2 定時器A
3.4.3 定時器B
3.4.4 定時器D
3.4.5 看門狗定時器
3.4.6 實時時鍾
3.4.7 應用舉例
3.5 DMA控製器
……
第4章 MSP430通信接口
第5章 MSP430軟硬件開發環境
第6章 MSP430應用係統設計
前言/序言
單片機的應用在後PC時代得到瞭前所未有的發展,但對處理器的綜閤性能要求也越來越高。綜觀單片機的發展,以應用需求為目標,市場越來越細化,充分突齣以“單片”解決問題,而不像多年前以MCS-51/96等處理器為中心,外擴各種接口構成各種應用係統。單片機係統作為嵌入式係統的一部分,主要集中在中、低端應用領域(嵌入式高端應用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構成)。在這些應用中,目前也齣現瞭一些新的需求,主要體現在以下幾個方麵:
(1)電池供電的應用越來越多,而且由於産品體積的限製,很多是用紐扣電池供電。要求係統功耗盡可能低,如手持式儀錶、水錶、玩具等。
(2)隨著應用的復雜,對處理器的功能和性能要求不斷提高,即既要外設豐富、功能靈活,又要有一定的運算能力,能做一些實時算法,而不僅僅做一些簡單的控製。
(3)産品更新速度快,開發時間短,希望開發工具簡單、廉價,功能完善。特彆是仿真工具要有延續性,能適應多種MCU,以免重復投資,增加開發投入。
(4)産品性能穩定,可靠性高,既能加密保護,又能方便升級。
美國德州儀器公司(TI)推齣的MSP430係列超低功耗16位混閤信號處理器(Mixed Signal Processor).集多種領先技術於一體,以16位RISC處理器、超低功耗、高性能模擬技術及豐富的片內外設、JTAG仿真調試等定義瞭新一代超低功耗單片機。加之TI優良的服務(全球免費快速網上樣片申請、豐富的技術資料、大學計劃資源等),充分體現瞭世界級著名IC廠商的實力和綜閤優勢。
《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》是一本麵嚮廣大嵌入式係統愛好者、高校師生及工程技術人員的專業技術書籍,深入淺齣地闡述瞭德州儀器(TI)MSP430係列超低功耗單片機的核心原理、硬件架構、軟件開發及豐富的應用實踐。本書以其嚴謹的學術態度、詳實的理論分析和貼近實際的工程案例,旨在幫助讀者快速掌握MSP430單片機的設計與開發技能,並能有效將其應用於各類對功耗有極高要求的嵌入式係統中。 一、MSP430的超低功耗設計理念與核心優勢 本書開篇即聚焦MSP430係列單片機最引人注目的“超低功耗”特性。作者詳細剖析瞭MSP430從芯片設計之初就貫徹的低功耗理念,包括: 先進的CMOS工藝與精簡的指令集架構(RISC): 介紹MSP430如何利用最新的半導體製造工藝,配閤高效精簡的指令集,最大限度地降低指令執行時的能耗。 創新的時鍾係統設計: 深入講解MSP430的多時鍾源(ACLK, SMCLK, MCLK, DCO)及其靈活的配置方式,以及如何通過選擇閤適的工作頻率、動態調整時鍾門控來管理功耗。 多種低功耗模式(LPMs): 詳細解讀MSP430提供的LPM0至LPM4(或LPM0至LPM3.5)等多種低功耗運行模式,分析每種模式下CPU、外設、時鍾的關閉狀態及喚醒機製,指導讀者如何根據應用場景選擇最優的低功耗策略,實現極緻的能耗節省。 智能的外設管理: 闡述MSP430如何通過獨立的數字和模擬模塊,並允許其在CPU休眠時獨立工作,並在特定事件發生時喚醒CPU,進一步降低係統整體功耗。 通過對這些底層設計原理的深入剖析,讀者能夠深刻理解MSP430為何能在同類産品中脫穎而齣,成為電池供電設備、物聯網節點、可穿戴設備等領域的理想選擇。 二、MSP430的硬件架構詳解 本書在理論講解的基礎上,對MSP430的硬件架構進行瞭細緻入微的描繪,幫助讀者建立起對芯片內部結構的全麵認知。 CPU內核: 介紹MSP430的16位精簡指令集CPU,包括其寄存器結構(通用寄存器、程序計數器、堆棧指針、狀態寄存器等),以及數據通路和控製邏輯。 存儲器結構: 詳細闡述MSP430的存儲器映射,包括程序存儲器(Flash)、數據存儲器(RAM)的組織方式,以及特殊功能寄存器(SFRs)的配置和訪問。 總綫係統: 解釋MSP430內部數據總綫、地址總綫和控製總綫的協同工作,以及它們如何實現CPU、存儲器和外設之間的高效通信。 端口I/O: 詳細講解MSP430的通用輸入/輸齣(GPIO)端口,包括其配置(輸入、輸齣、上拉/下拉、開漏/推挽)、位操作、端口映射以及中斷觸發機製。 中斷係統: 深入講解MSP430的中斷嚮量錶、中斷服務程序(ISR)的執行流程、中斷優先級管理以及中斷的使能和屏蔽。 時鍾與電源管理模塊: 再次強調其在低功耗設計中的核心作用,並詳細介紹其內部結構和工作原理。 三、MSP430核心外設模塊的功能與應用 MSP430係列單片機以其豐富而強大的外設集成度而聞名,本書針對其中最為常用和關鍵的外設進行瞭詳盡的功能介紹和應用指導。 定時器(Timers): 重點介紹MSP430內置的多種定時器(如Timer_A, Timer_B, Timer_D),包括它們的計數模式、捕獲/比較通道、PWM輸齣生成、溢齣中斷等功能。通過實例講解如何利用定時器實現精確延時、周期性事件觸發、脈衝測量、多通道PWM控製等。 模數轉換器(ADC): 詳細闡述ADC的轉換原理、工作模式(單次轉換、連續轉換、軟件觸發、硬件觸發)、參考電壓選擇、采樣率控製以及數據讀取。介紹如何利用ADC采集模擬信號,並結閤低功耗模式實現高效的模擬信號檢測。 數模轉換器(DAC): 介紹DAC模塊的功能,以及如何生成模擬電壓輸齣,應用於需要輸齣可調模擬信號的場景。 串行通信接口(USCI): 重點講解USCI模塊在UART(異步串行通信)、SPI(同步串行外設接口)和I2C(集成電路總綫)模式下的配置與應用。提供詳細的通信協議解析和實例,指導讀者實現與其他設備的數據交互。 看門狗定時器(WDT): 介紹WDT的功能,以及如何配置其用於係統復位,確保程序在異常情況下能夠恢復正常運行。 DMA控製器: 闡述直接內存訪問(DMA)控製器的作用,即允許外設與存儲器之間直接進行數據傳輸,無需CPU乾預,從而顯著提高係統效率並降低CPU負載和功耗。 LCD控製器: (針對部分型號)詳細介紹LCD驅動能力,以及如何配置LCD控製器驅動多種類型的LCD顯示屏,實現低功耗的顯示功能。 其他輔助模塊: 可能還包括比較器、實時時鍾(RTC)、CRC校驗模塊、USB接口(部分高端型號)等,根據不同章節的側重點進行講解。 四、MSP430軟件開發環境與編程技術 本書不僅關注硬件原理,更注重軟件開發能力的培養,為讀者提供瞭一套完整的開發流程指導。 開發環境搭建: 詳細介紹TI官方推薦的集成開發環境(IDE),如Code Composer Studio (CCS) 的安裝、配置和基本使用。 集成開發環境(IDE)的使用: 講解CCS的工程創建、代碼編輯、編譯、調試(斷點設置、單步執行、變量查看、內存監控、寄存器觀察)等核心功能。 MSP430的編程語言: 主要采用C語言進行講解,並輔以匯編語言的介紹,引導讀者理解C語言代碼如何映射到匯編指令,以及在關鍵時刻使用匯編優化代碼性能和功耗。 MSP430ware™軟件庫: 詳細介紹TI提供的MSP430ware™軟件庫,包括其架構、頭文件、驅動程序(DriverLib)的組織方式,以及如何利用驅動庫快速高效地進行外設配置和操作,從而提高開發效率並確保代碼的穩定性和通用性。 低功耗編程技巧: 重點教授如何結閤軟件和硬件的優勢,在編寫代碼時主動考慮功耗優化。例如,如何通過智能調度任務、閤理使用中斷、優化循環結構、關閉不使用的外設、選擇閤適的低功耗模式以及利用DCO的頻率調整功能等,進一步挖掘MSP430的低功耗潛力。 固件更新與升級(OTA): (可能涉及)介紹bootloader的概念,以及如何實現設備的固件無綫升級(Over-the-Air)功能。 五、MSP430的典型應用實例 理論與實踐相結閤是本書的另一大亮點。本書通過一係列精心設計的、貼近實際的工程應用案例,幫助讀者鞏固所學知識,並能靈活地將MSP430應用於各種項目中。 智能傢居傳感器節點: 例如,溫濕度傳感器、光照傳感器、門磁傳感器等,如何利用MSP430的低功耗特性,結閤無綫通信模塊(如Sub-1GHz,Zigbee等),構建低功耗的無綫傳感網絡。 可穿戴設備: 如智能手環、健康監測設備,如何利用MSP430采集生物信號(心率、步數等),實現低功耗運行和長時間待機。 工業自動化與監測: 例如,設備狀態監測、環境參數采集等,如何利用MSP430的穩定性和可靠性,構建工業級數據采集與控製係統。 智能電錶與能源管理: 如何利用MSP430精確計量電量,並配閤通信模塊實現遠程數據傳輸和智能能源管理。 便攜式醫療設備: 如血糖儀、血壓計等,如何利用MSP430的低功耗、高精度ADC和豐富的通信接口,開發便攜、可靠的醫療儀器。 物聯網(IoT)設備: 講解如何將MSP430集成到各種IoT解決方案中,實現設備接入、數據采集、本地處理及雲端通信。 這些應用案例不僅展示瞭MSP430在不同領域的廣泛適用性,也為讀者提供瞭寶貴的項目設計思路和實現方法。 六、總結與展望 本書最後會對MSP430係列單片機的核心技術進行總結,並對嵌入式係統,特彆是超低功耗嵌入式係統未來的發展趨勢進行展望。強調MSP430在當前物聯網、智能硬件、綠色能源等領域的重要地位,並鼓勵讀者在學習和實踐中不斷探索和創新。 總而言之,《MSP430 超低功耗單片機原理與應用(第2版)》是一本集理論、實踐、應用為一體的權威技術著作。它不僅能夠幫助讀者係統地掌握MSP430單片機的核心技術,更能激發讀者在低功耗嵌入式係統設計領域的創新熱情,使其能夠勝任各類對功耗敏感的嵌入式項目開發工作。本書內容詳實、邏輯清晰、圖文並茂,是所有希望深入瞭解和掌握MSP430單片機的讀者不可多得的參考資料。