TI MSP430 - TI MSP430

TI MSP430
ДизайнерИнструменты Техаса
Биты16 бит
ТипПамять-Память
Порядок байтовпрямой порядок байтов
РасширенияMSP430X
Регистры
16, R0 - Программный счетчик, R1 - Указатель стека, R2 - Регистр состояния, R2 / R3 - Генератор констант
MSP 430 FG438 с глюкометром
Фотография двух экспериментальных плат на чипсете MSP430 от Texas Instruments. Слева версия чипа большего размера, справа маленькая версия в формате USB.

В MSP430 это смешанный сигнал микроконтроллер семья из Инструменты Техаса, впервые представленный 14 февраля 1992 года.[1] Построен вокруг 16 бит ЦПУ, MSP430 разработан с учетом низкой стоимости и, в частности, низкого энергопотребления.[2] встроенные приложения.

Приложения

Глюкометр Aktivmed GlucoCheck Comfort - печатная плата под ЖК-дисплеем, на которой установлен процессор MSP 430

MSP430 можно использовать для маломощных встроенные устройства. В Текущий в режиме ожидания может быть менее 1 мкА. Максимальная частота процессора - 25 МГц. Его можно отрегулировать для снижения энергопотребления. MSP430 также использует шесть различных режимов пониженного энергопотребления, которые могут отключить ненужные тактовые частоты и ЦП. Кроме того, MSP430 способен просыпаться менее чем за 1 микросекунду, что позволяет микроконтроллеру дольше оставаться в спящем режиме, сводя к минимуму его среднее потребление тока. Устройство поставляется в различных конфигурациях с обычными периферийными устройствами: внутренними осциллятор, таймер в том числе ШИМ, сторожевая собака, USART, SPI, I²C, 10/12/14/16/24 бит АЦП, и затухание сброс настроек схема. Некоторые менее обычные периферийные варианты включают компараторы (который можно использовать с таймерами для создания простого АЦП), на кристалле операционные усилители за преобразование сигнала, 12 бит ЦАП, ЖК-дисплей Водитель, аппаратный умножитель, USB, и DMA для результатов АЦП. Помимо некоторых старых EPROM (MSP430E3xx) и большой объем маска ROM (MSP430Cxxx), все устройства внутрисистемно программируемый через JTAG (полный четырехпроводной или Spy-Bi-Wire ) или встроенный бутстрап загрузчик (BSL) с использованием UART Такие как RS232, или же USB на устройствах с поддержкой USB.

Однако существуют ограничения, которые не позволяют использовать его в более сложных встроенных системах. MSP430 не имеет внешнего шина памяти, поэтому он ограничен встроенной памятью (до 512 КБ флэш-память и 66 КБ баран ), который может быть слишком маленьким для приложений, которым требуются большие буферы или таблицы данных. Кроме того, хотя он имеет контроллер DMA, его очень сложно использовать для перемещения данных с чипа из-за отсутствия строба вывода DMA.[3]

Нумерация деталей MSP430

Номенклатура MSP430

An MSP430 номер детали, такой как "MSP430F2618ATZQWT-EP"состоит из следующих частей:

  • MSP430: Стандартный префикс.
  • F: Указывает тип памяти или специализированное приложение. "F"указывающий флэш-память безусловно, самый популярный. Другие варианты типа памяти включают "C" за замаскированный ROM, "FR" за FRAM, "грамм"для Flash Value Line и"L"как в серии MSP430L09x, что указывает на компонент, предназначенный только для ОЗУ; он должен оставаться постоянно включенным, чтобы сохранить свое программирование. Вторая буква (кроме" FR ") указывает на специализированное приложение для этой детали. Например,"грамм"- необязательная буква специализации, указывающая на поддержку аппаратного обеспечения для специального использования".E"указывает на специальные функции счетчика электроэнергии",грамм«устройства предназначены для медицинского оборудования, и»W«Устройства включают специальный« интерфейс сканирования », предназначенный для расходомеров. Исключение составляют устройства MSP430FG2xx, которые считаются отдельным поколением.
  • 2: Поколение устройства. Могут быть значительные изменения в основных периферийных устройствах (тактовые генераторы, UART и т. Д.) В разных поколениях. Они расположены не в хронологическом порядке, а более высокие значения примерно указывают на больший размер, сложность и стоимость. Например, поколения 3 и 4 включают ЖК-контроллеры, которых нет у других.
  • 6: Модель в поколении. Это указывает на сочетание периферийных устройств на плате и количество контактов.
  • 18: Одна или две цифры, обозначающие объем памяти на устройстве. Нумерация (в основном) одинакова во всей серии MSP430. Не все суффиксы действительны для всех моделей; большинство моделей доступны с 3–6 объемами памяти, выбранными в соответствии с другими возможностями устройства. Большие числа указывают на увеличение объема памяти, но иногда один тип памяти (RAM или ROM) приносится в жертву, чтобы вместить больше другого.
Конфигурации памяти MSP430
СуффиксбаранПЗУСуффиксбаранПЗУ
01281 тыс.105 К32 К
11282 К1110 К48 К
22564 К125 К55/56 К
32568 К13
451212 К14
551216 К15
61 тыс.24 К164 К92 К
71 тыс.32 К178 К92 К
82 К48K188 К116 К
92 К60 тыс.194 К120 К
  • Необязательная цифра суффикса, указывающая на вариант устройства, добавление или удаление некоторых аналоговых периферийных устройств. Например, "1"суффикс может указывать на добавление компаратора или удаление АЦП. Если размер памяти равен"1", этот суффикс можно спутать с частью размера памяти, но не существует единой модели с объемом памяти" 1 "и" 10 "(или больше).
  • Необязательный "Асуффикс, указывающий на пересмотренную версию, совместимую с предыдущими версиями. MSP430F11x1A имеет дополнительные 256 байтов флэш-памяти данных, отсутствующих в простом 'F11x1.

Буквы в конце суффикса указывают на параметры, не видимые программному обеспечению:

  • Т: Указывает диапазон температур от -40 ° C до +105 ° C.
  • ZQW: Указывает на упаковку, в которой находится деталь. "ZQW"- это специфичное для TI имя для массив сетки мячей.
  • Т: Указывает, что детали поставляются в небольшой бобинной (7-дюймовой) упаковке.
  • -EP: Указывает на дополнительную функцию. "-Q1"указывает, что деталь соответствует требованиям автомобильной техники".-EP" и "-HT«указать продукты с расширенными температурами. Улучшенные продукты»,-EP«, имеют диапазон температур от -40 ° C до 125 ° C, а также части с экстремальными температурами»,-HT", имеют диапазон температур от -56 ° C до 150 ° C.

Поколения MSP430

Существует шесть основных поколений процессоров MSP430. В порядке развития это поколение 3xx, поколение 1xx, поколение 4xx, поколение 2xx, поколение 5xx и поколение 6xx. Цифра после поколения идентифицирует модель (как правило, более высокие номера моделей больше и обладают большей функциональностью), третья цифра определяет объем памяти на плате, а четвертая, если присутствует, идентифицирует второстепенный вариант модели. Самый распространенный вариант - это другой чип. аналого-цифровой преобразователь.

Поколения 3xx и 1xx ограничены 16-битным адресным пространством. В более поздних поколениях это было расширено за счет включения инструкций «430X», которые допускают 20-битное адресное пространство. Как это произошло с другими архитектурами процессоров (например, процессор PDP-11 ), расширение диапазона адресации за пределы 16-битного слова внесло некоторые особенности и неэффективность для программ размером более 64 кбайт.

В следующем списке это помогает вспомнить типичную емкость 200 мА · ч. CR2032 литий монетная ячейка как 200 000 мкА · ч, или 22,8 мкА · год. Таким образом, с учетом потребления только ЦП, такая батарея может обеспечивать потребление тока 0,7 мкА в течение 32 лет. (На самом деле аккумулятор саморазряд уменьшит это число.)

Значение «удержания ОЗУ» по сравнению с «режимом часов реального времени» заключается в том, что в режиме часов реального времени ЦП может перейти в спящий режим с работающими часами, которые разбудят его в определенное время в будущем. В режиме сохранения ОЗУ требуется внешний сигнал, чтобы разбудить его, например Сигнал контакта ввода / вывода или прерывание приема ведомого SPI.

Серия MSP430x1xx

В Серия MSP430x1xx это базовое поколение без встроенного ЖК-дисплей контроллер. Как правило, они меньше поколения 3xx. Эти микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением на базе флэш-памяти или ПЗУ предлагают 8 операций в секунду, 1,8–3,6 В, флэш-память до 60 КБ и широкий спектр аналоговых и цифровых периферийных устройств.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 0,7 мкА режим часов реального времени
    • 200 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Быстрый выход из режима ожидания менее чем за 6 мкс.
  • Параметры устройства
    • Варианты Flash: 1–60 КБ
    • Варианты ПЗУ: 1–16 КБ
    • RAM: 128–10 КБ
    • Варианты GPIO: 14, 22, 48 контактов
    • Варианты АЦП: наклон, 10 и 12 бит SAR
    • Другие встроенные периферийные устройства: 12-битный ЦАП, до 2 16-битных таймеров, сторожевой таймер, сброс после отключения питания, SVS, модуль USART (UART, SPI), DMA, множитель 16 × 16, Comparator_A, датчик температуры

Серия MSP430F2xx

В Серия MSP430F2xx аналогичны поколению 1xx, но работают с еще меньшей мощностью, поддерживают работу на частоте до 16 МГц и имеют более точные (± 2%) встроенные часы, что упрощает работу без внешнего кристалла. Эти устройства со сверхнизким энергопотреблением на основе флэш-памяти обеспечивают работу от 1,8 до 3,6 В. Включает в себя генератор с очень малой мощностью (VLO), внутренние подтягивающие / понижающие резисторы и варианты с малым количеством выводов.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 0,3 мкА в режиме ожидания (VLO)
    • 0,7 мкА в режиме часов реального времени
    • 220 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Функция сверхбыстрого выхода из режима ожидания менее чем за 1 мкс
  • Параметры устройства
    • Варианты Flash: 1–120 КБ
    • Варианты RAM: 128 B - 8 КБ
    • Варианты GPIO: 10, 11, 16, 24, 32 и 48 контактов
    • Варианты АЦП: наклон, 10 и 12 бит SAR, 16 и 24 бит сигма-дельта
    • Другая встроенная периферия: операционные усилители, 12-битный ЦАП, до 2 16-битных таймеров, сторожевой таймер, сброс при пониженном напряжении, SVS, модуль USI (I²C, SPI), модуль USCI, DMA, умножитель 16 × 16, Comparator_A +, Датчик температуры

Серия MSP430G2xx

Серия MSP430G2xx Value включает микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением на базе флэш-памяти до 16 MIPS при напряжении 1,8–3,6 В. Включает в себя генератор очень низкой мощности (VLO), внутренние подтягивающие / понижающие резисторы и варианты с малым числом выводов по более низким ценам, чем серия MSP430F2xx.

  • Сверхнизкое энергопотребление (при 2,2 В):
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 0,4 мкА в режиме ожидания (VLO)
    • 0,7 мкА в режиме часов реального времени
    • 220 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Сверхбыстрый выход из режима ожидания менее чем за 1 мкс
  • Параметры устройства
    • Варианты Flash: 0,5–56 КБ
    • Варианты RAM: 128–4 КБ
    • Варианты GPIO: 10, 16, 24, 32 контакта
    • Варианты АЦП: наклон, 10-битный SAR
    • Другие встроенные периферийные устройства: емкостный сенсорный ввод / вывод, до 3-х 16-битных таймеров, сторожевой таймер, сброс аварийного отключения, модуль USI (I²C, SPI), модуль USCI, Comparator_A +, датчик температуры

Серия MSP430x3xx

В Серия MSP430x3xx - самое старое поколение, предназначенное для портативных приборов со встроенным ЖК-контроллером. Это также включает частотная автоподстройка частоты генератор, который может автоматически синхронизироваться с низкоскоростным (32 кГц) кристаллом. Это поколение не поддерживает EEPROM память, только маска ПЗУ и УФ-стирание и однократное программирование EPROM. Более поздние поколения предоставляют только флэш-память и маска ROM опции. Эти устройства предлагают работу 2,5–5,5 В с объемом ПЗУ до 32 КБ.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 0,9 мкА в режиме часов реального времени
    • 160 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Быстрый выход из режима ожидания менее чем за 6 мкс.
  • Параметры устройства:
    • Варианты ПЗУ: 2–32 КБ
    • Варианты RAM: 512 B – 1 КБ
    • Варианты GPIO: 14, 40 контактов
    • Варианты АЦП: наклон, 14-битный SAR
    • Другая встроенная периферия: ЖК-контроллер, умножитель

Серия MSP430x4xx

В Серия MSP430x4xx аналогичны поколению 3xx, но включают в себя встроенный ЖК-контроллер, они больше и более функциональны. Эти устройства на базе флэш-памяти или ПЗУ предлагают 8–16 MIPS при работе 1,8–3,6 В, с FLL и SVS. Идеально подходит для измерения малой мощности и медицинских приложений.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 0,7 мкА в режиме часов реального времени
    • 200 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Быстрый выход из режима ожидания менее чем за 6 мкс.
  • Параметры устройства:
    • Варианты Flash / ROM: 4 - 120 КБ
    • Варианты RAM: 256 B - 8 КБ
    • Варианты GPIO: 14, 32, 48, 56, 68, 72, 80 контактов
    • Варианты АЦП: наклон, 10 и 12-битное SAR, 16-битная сигма-дельта
    • Другие интегрированные периферийные устройства: SCAN_IF, ESP430, 12-битный ЦАП, операционные усилители, RTC, до 2 16-битных таймеров, сторожевой таймер, базовый таймер, сброс после отключения питания, SVS, модуль USART (UART, SPI), модуль USCI, ЖК-контроллер, DMA, множитель 16 × 16 и 32x32, Comparator_A, датчик температуры, скорость процессора 8 MIPS

Серия MSP430x5xx

В Серия MSP430x5xx могут работать на частоте до 25 МГц, иметь до 512 КБ флэш-памяти и до 66 КБ ОЗУ. Это семейство на основе флеш-памяти отличается низким потреблением активной мощности: до 25 MIPS при работе 1,8–3,6 В (165 мкА / MIPS). Включает инновационный модуль управления питанием для оптимального энергопотребления и встроенный USB.[4]

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 2,5 мкА в режиме реального времени
    • 165 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Быстрый выход из режима ожидания менее чем за 5 мкс.
  • Параметры устройства:
    • Варианты Flash: до 512 КБ
    • Варианты оперативной памяти: до 66 КБ
    • Варианты АЦП: 10 и 12 бит SAR
    • Варианты GPIO: 29, 31, 47, 48, 63, 67, 74, 87 контактов
    • Другие встроенные периферийные устройства: ШИМ высокого разрешения, 5 входов / выходов, USB, резервный переключатель батареи, до 4 16-битных таймеров, сторожевой таймер, часы реального времени, сброс после отключения питания, SVS, модуль USCI, DMA, множитель 32x32, Комп B, датчик температуры

Серия MSP430x6xx

В Серия MSP430x6xx могут работать на частоте до 25 МГц, иметь до 512 КБ флэш-памяти и до 66 КБ ОЗУ. Это семейство на основе флеш-памяти отличается низким потреблением активной мощности: до 25 MIPS при 1,8–3,6 В (165 мкА / MIPS). Включает инновационный модуль управления питанием для оптимального энергопотребления и встроенный USB.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 0,1 мкА
    • 2,5 мкА в режиме реального времени
    • 165 мкА / MIPS в активном состоянии
    • Быстрый выход из режима ожидания менее чем за 5 мкс.
  • Параметры устройства:
    • Варианты Flash: до 512 КБ
    • Варианты оперативной памяти: до 66 КБ
    • Опции АЦП: 12-битный SAR
    • Варианты GPIO: 74 контакта
    • Прочие интегрированные периферийные устройства: USB, ЖК-дисплей, ЦАП, Comparator_B, DMA, множитель 32x32, модуль управления питанием (BOR, SVS, SVM, LDO), сторожевой таймер, RTC, датчик температуры

Серия RF SoC (CC430)

В Серия RF SoC (CC430) обеспечивает тесную интеграцию между ядром микроконтроллера, периферийными устройствами, программным обеспечением и радиочастотным трансивером. Характеристики ВЧ-трансивера <1 ГГц, с рабочим напряжением 1,8–3,6 В. Программирование с использованием Arduino IDE возможно через panStamp API.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение 1 мкА ОЗУ
    • 1,7 мкА в режиме реального времени
    • 180 мкА / MIPS в активном состоянии
  • Параметры устройства:
    • Варианты скорости: до 20 МГц
    • Варианты Flash: до 32 КБ
    • Варианты RAM: до 4 КБ
    • Опции АЦП: 12-битный SAR
    • Варианты GPIO: 30 и 44 контакта
    • Другие встроенные периферийные устройства: ЖК-контроллер, до 2 16-битных таймеров, сторожевой таймер, RTC, модуль управления питанием (BOR, SVS, SVM, LDO), модуль USCI, DMA, множитель 32x32, Comp B, датчик температуры

Серия FRAM

В Серия FRAM от Texas Instruments обеспечивает унифицированную память с динамическим разделением и скоростью доступа к памяти в 100 раз быстрее, чем у флэш-памяти. FRAM также может сохранять нулевое энергопотребление во всех режимах энергопотребления, что означает, что запись гарантируется даже в случае потери мощности. При длительности записи более 100 триллионов циклов EEPROM больше не требуется. Активная потребляемая мощность менее 100 мкА / МГц.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение ОЗУ 320 нА
    • 0,35 мкА в режиме часов реального времени
    • 82 мкА / MIPS в активном состоянии
  • Параметры устройства:
    • Варианты скорости: от 8 до 24 МГц
    • Параметры FRAM: от 4 до 256 КБ
    • Варианты RAM: от 0,5 до 8 КБ
    • Варианты АЦП: 10 или 12 бит SAR
    • Опции GPIO: от 17 до 83 контактов GPIO
    • Другие возможные интегрированные периферийные устройства: MPU, до 6 16-битных таймеров, сторожевой таймер, RTC, модуль управления питанием (BOR, SVS, SVM, LDO), модуль USCI, DMA, умножитель, Comp B, датчик температуры, драйвер ЖК-дисплея, I2C и UART BSL, расширенный интерфейс сканирования, 32-битный умножитель, AES, CRC, ускорение обработки сигнала, емкостное касание, ИК-модуляция

Серия низкого напряжения

В Серия низкого напряжения включают детали MSP430C09x и MSP430L092. Эти 2 серии низковольтных 16-битных микроконтроллеров имеют конфигурации с двумя 16-битными таймерами, 8-битным аналого-цифровым (A / D) преобразователем, 8-битным цифро-аналоговым (D / A) преобразователем, и до 11 контактов ввода / вывода.

  • Обзор характеристик мощности, начиная с:
    • Сохранение 1 мкА ОЗУ
    • 1,7 мкА в режиме реального времени
    • 180 мкА / MIPS в активном состоянии
  • Параметры устройства:
    • Варианты скорости: 4 МГц
    • Варианты ПЗУ: 1–2 кБ
    • Параметры SRAM: 2 КБ
    • Опции АЦП: 8-битный SAR
    • Варианты GPIO: 11 контактов
    • Прочие встроенные периферийные устройства: до 2 16-битных таймеров, сторожевой таймер, сброс при пониженном напряжении, SVS, компаратор, датчик температуры

Другие семейства MSP430

Дополнительные семейства в MSP430 включают Фиксированная функция, Автомобильная промышленность, и Расширенная температура части.

Фиксированная функция: 16-разрядный микроконтроллер MSP430BQ1010 - это усовершенствованное устройство с фиксированными функциями, которое образует блок управления и связи на стороне приемника для беспроводной передачи энергии в портативных приложениях. MSP430BQ1010 соответствует спецификации Wireless Power Consortium (WPC). Для получения дополнительной информации см. Бесконтактная мощность[постоянная мертвая ссылка ].

Автомобильная промышленность: Автомобильные микроконтроллеры (MCU) MSP430 от Texas Instruments (TI) - это 16-битные процессоры смешанных сигналов на основе RISC, сертифицированные по стандарту AEC-Q100 и подходящие для автомобильных приложений при температуре окружающей среды до 105 ° C. LIN-совместимые драйверы для MCU MSP430, предоставленные IHR GmbH.

Расширенная температура: Устройства MSP430 очень популярны в суровых условиях, таких как промышленные датчики, из-за низкого энергопотребления и инновационной аналоговой интеграции. Некоторые приложения для суровых условий окружающей среды включают транспорт / автомобилестроение, возобновляемые источники энергии, военное дело / космос / авионику, разведку полезных ископаемых, промышленность и безопасность.

  • Определения устройств:
    • HT: от -55 ° C до 150 ° C
    • EP: Улучшенные продукты от -55 ° C до 125 ° C
    • Q1: автомобильный Q100 соответствует требованиям от -40 ° C до 105 ° C
    • T: расширенный диапазон температур от -40 ° C до 105 ° C

Обратите внимание, что когда размер флэш-памяти превышает 64 КБ слов (128 КБ), адреса инструкций больше не могут быть закодированы всего двумя байтами. Это изменение размера указателя вызывает некоторую несовместимость с предыдущими частями.

Периферийные устройства

Периферийные устройства MSP430, как правило, просты в использовании, с (в основном) согласованными адресами между моделями и без регистров только для записи (за исключением аппаратного умножителя).

Порты ввода-вывода общего назначения 0–10

Если периферийное устройство не требуется, вывод можно использовать для ввода-вывода общего назначения. Выводы разделены на 8-битные группы, называемые «портами», каждая из которых управляется несколькими 8-битными регистрами. В некоторых случаях порты расположены парами, доступ к которым можно получить как 16-битные регистры.

Семейство MSP430 определяет 11 портов ввода-вывода, с P0 по P10, хотя ни один чип не реализует более 10 из них. P0 реализован только в семействе 3xx. P7 - P10 реализованы только на самых больших элементах (и версиях с самым большим количеством выводов) семейств «4xx и» 2xx. Новейшие семейства '5xx и' 6xx имеют от P1 до P11, а регистры управления переназначены для обеспечения большего количества пар портов. Каждый порт управляется следующими регистрами. Порты, которые не реализуют определенные функции (такие как прерывание при изменении состояния), не реализуют соответствующие регистры.

пИксВ
Порт Икс Вход. Это регистр только для чтения, он отражает текущее состояние контактов порта.
пИксИЗ
Порт Икс выход. Значения, записанные в этот регистр чтения / записи, выводятся на соответствующие выводы, когда они настроены на вывод.
пИксDIR
Порт Икс направление данных. Биты, записанные как 1, настраивают соответствующий вывод для вывода. Биты, записанные как 0, настраивают контакт для ввода.
пИксSEL
Порт Икс выбор функции. Биты, записанные как 1, настраивают соответствующий вывод для использования специализированным периферийным устройством. Биты, записанные как 0, настраивают вывод для ввода-вывода общего назначения. Порт 0 (только части 3xx) не мультиплексирован с другими периферийными устройствами и не имеет регистра P0SEL.
пИксREN
Порт Икс включение резистора (только '2xx и' 5xx). Биты, установленные в этом регистре, включают слабые остановить или же понижающие резисторы на соответствующие контакты ввода / вывода, даже если они настроены как входы. Направление тяги задается битом, записанным в PИксOUT регистр.
пИксDS
Порт Икс сила привода (только '5xx). Биты, установленные в этом регистре, включают сильноточные выходы. Это увеличивает выходную мощность, но может вызвать EMI.

Порты 0–2 могут создавать прерывания при изменении входов. Дополнительные регистры настраивают эту возможность:

пИксIES
Порт Икс выбор края прерывания. Выбирает край, который вызовет PИксНеобходимо установить бит IFG. Когда входной бит изменяется от соответствия PИксСостояние IES не соответствует ему (т.е. всякий раз, когда бит в PИксIES XOR PИксIN изменяется от clear к set), соответствующее PИксБит IFG установлен.
пИксIE
Порт Икс разрешение прерывания. Когда этот бит и соответствующий PИксУстановлены оба бита IFG, генерируется прерывание.
пИксIFG
Порт Икс флаг прерывания. Устанавливается всякий раз, когда соответствующий вывод выполняет изменение состояния, запрошенное PИксIES. Можно очистить только программно. (Также можно установить с помощью программного обеспечения.)
пИксIV
Порт Икс вектор прерывания (только '5xx). Этот 16-битный регистр является кодировщик приоритета который может использоваться для обработки прерываний при смене вывода. Если п бит прерывания с наименьшим номером, ожидающий обработки в PИксIFG и включен в PИксIE, этот регистр читается как 2п+2. Если такого бита нет, он читается как 0. Масштабный коэффициент 2 позволяет напрямую использовать его в качестве смещения в разделительный стол. Чтение этого регистра также очищает сообщенное PИксФлаг IFG.

Некоторые выводы имеют специальное назначение либо как входы, либо как выходы. (Например, контакты таймера могут быть настроены как входы захвата или выходы ШИМ.) В этом случае PИксБит DIR контролирует, какую из двух функций выполняет вывод, когда PИксБит SEL установлен. Если есть только одна специальная функция, то PИксDIR обычно игнорируется.ИксРегистр IN по-прежнему доступен для чтения, если PИксБит SEL установлен, но генерация прерывания отключена. Если PИксSEL очищен, вход специальной функции заморожен и отключен от внешнего вывода. Кроме того, настройка вывода для вывода общего назначения делает нет отключить генерацию прерывания.

Карта адресов регистров ввода-вывода общего назначения
Семейства '1xx – '4xx
пИксВпИксИЗпИксDIRпИксSELпИксIESпИксIEпИксIFGпИксREN
P00x100x110x120x130x140x15
P10x200x210x220x260x240x250x230x27
P20x280x290x2a0x2e0x2c0x2d0x2b0x2f
P30x180x190x1a0x1b0x10
P40x1c0x1d0x1e0x1f0x11
P50x300x310x320x330x12
P60x340x350x360x370x13
PAP70x380x3a0x3c0x3e0x14
P80x390x3b0x3d0x3f0x15
PBP90x080x0a0x0c0x0e0x16
P100x090x0b0x0d0x0f0x17
Семейства '5xx – '6xx и' 0xx
пИксВпИксИЗпИксDIRпИксRENпИксDSпИксSELпИксIVпИксIESпИксIEпИксIFG
PAP10x2000x2020x2040x2060x2080x20A0x20E0x2180x21A0x21C
P20x2010x2030x2050x2070x2090x20B0x21E0x2190x21B0x21D
PBP30x2200x2220x2240x2260x2280x22A
P40x2210x2230x2250x2270x2290x22B
ПКP50x2400x2420x2440x2460x2480x24A
P60x2410x2430x2450x2470x2490x24B
PDP70x2600x2620x2640x2660x2680x26A
P80x2610x2630x2650x2670x2690x26B
PEP90x2800x2820x2840x2860x2880x28A
P100x2810x2830x2850x2870x2890x28B
P110x2A00x2A20x2A40x2A60x2A80x2AA
PJ0x3200x3220x3240x3260x328Только 4 бита; поделился с JTAG булавки.

Интегрированная периферия

Аналоговый
  • Аналого-цифровой преобразователь
Линия MSP430 предлагает два типа аналого-цифровое преобразование (АЦП). 10- и 12-битный последовательное приближение преобразователи, а также 16-битные Сигма-Дельта конвертер. Контроллеры передачи данных и буфер преобразования и управления на 16 слов позволяют MSP430 преобразовывать и сохранять образцы без вмешательства процессора, сводя к минимуму энергопотребление.
  • Аналоговый пул
Модуль аналогового пула (A-POOL) можно настроить как АЦП, ЦАП, компаратор, SVS или датчик температуры. Это позволяет пользователю гибко программировать серию аналоговых функций с помощью только одной настройки.
  • Компаратор A, A +
Модуль компаратора MSP430 обеспечивает точное аналого-цифровое преобразование наклона кривой. Контролирует внешние аналоговые сигналы и обеспечивает измерение напряжения и сопротивления резистора. Возможность выбора режимов мощности.
  • DAC12
Модуль DAC12 представляет собой 12-битный, напряжения выходного сигнал ЦАП показывая внутренний / внешний выбор эталонного и программируемое время установления для оптимального энергопотребления. Его можно настроить в 8- или 12-битном режиме. Когда присутствует несколько модулей DAC12, они могут быть сгруппированы вместе для операции синхронного обновления.
  • Операционные усилители
Однополярное питание, слаботочная работа с выходами Rail-to-Rail и программируемым временем установления. Программно выбираемые параметры конфигурации: режим единичного усиления, режим компаратора, инвертирующий PGA, неинвертирующий PGA, дифференциальный и инструментальный усилитель.
  • Сигма-дельта (SD)
Каждый модуль SD16 / SD16_A / SD24_A оснащен 16- / 24-битными сигма-дельта-аналого-цифровыми преобразователями с внутренним опорным напряжением 1,2 В. Каждый преобразователь имеет до восьми полностью дифференциальных мультиплексированных входов, включая встроенный датчик температуры. Преобразователи представляют собой сигма-дельта модуляторы с передискретизацией второго порядка с возможностью выбора коэффициентов передискретизации до 1024 (SD16_A / SD24_A) или 256 (SD16).
Таймеры
  • Базовый таймер (BT)
BT имеет два независимых 8-битных таймера, которые можно каскадировать для формирования 16-битного таймера / счетчика. Оба таймера могут быть прочитаны и записаны программным обеспечением. BT расширен, чтобы обеспечить интегрированный RTC. Внутренний календарь компенсирует месяцы с менее чем 31 днем ​​и включает поправку на високосный год.
  • Часы реального времени
RTC_A / B - это 32-битные модули аппаратных счетчиков, которые предоставляют счетчикам часов с календарем, гибким программируемым сигналом тревоги и калибровкой. RTC_B включает в себя переключаемую систему резервного питания от батареи, которая обеспечивает возможность работы RTC при отказе основного источника питания.
  • 16-битные таймеры
Timer_A, Timer_B и Timer_D - это асинхронные 16-разрядные таймеры / счетчики с семью регистрами захвата / сравнения и различными режимами работы. Таймеры поддерживают множественный захват / сравнение, выходы ШИМ и интервальную синхронизацию. У них также есть широкие возможности прерывания. Timer_B предоставляет дополнительные функции, такие как программируемая длина таймера (8, 10, 12 или 16 бит) и обновления регистров сравнения с двойной буферизацией, а Timer_D представляет режим высокого разрешения (разрешение 4 нс).
  • Сторожевой таймер (WDT +)
WDT + выполняет управляемый перезапуск системы после возникновения программной проблемы. По истечении выбранного временного интервала производится сброс системы. Если функция сторожевого таймера в приложении не требуется, модуль можно настроить как интервальный таймер и генерировать прерывания через выбранные интервалы времени.
Система
  • Расширенный стандарт шифрования (AES)
Модуль акселератора AES выполняет шифрование и дешифрование 128-битных данных с помощью 128-битных ключей в соответствии с передовым стандартом шифрования в оборудовании и может быть настроен с помощью программного обеспечения пользователя.
  • Сброс при отключении питания (BOR)
Схема BOR обнаруживает низкие напряжения питания и сбрасывает устройство, инициируя сигнал сброса при включении питания (POR) при подаче или отключении питания. Цепь нулевого энергопотребления MCU MSP430 постоянно включена, в том числе во всех режимах с низким энергопотреблением.
  • Контроллер прямого доступа к памяти (DMA)
Контроллер DMA передает данные с одного адреса на другой по всему диапазону адресов без вмешательства процессора. DMA увеличивает пропускную способность периферийных модулей и снижает энергопотребление системы. Модуль имеет до трех независимых каналов передачи.
Хотя подсистема DMA в MSP430 очень способна, у нее есть несколько недостатков, наиболее значительный из которых - отсутствие внешнего строба передачи. Хотя передача DMA может быть инициирована извне, нет никакой внешней индикации завершения передачи. Следовательно, прямой доступ к памяти к внешним источникам и от них ограничен внешним запуском на передачу байтов, а не полными блоками автоматически через прямой доступ к памяти. Это может привести к значительной сложности (например, к необходимости обширной ручной настройки кода) при реализации связи процессора с процессором или процессора с USB.[3] В цитируемой ссылке используется режим скрытого таймера для генерации высокоскоростных стробов для передач DMA. Таймеры недостаточно гибкие, чтобы легко компенсировать отсутствие внешнего строба передачи DMA.
Операции DMA, которые включают передачу слов в места байтов, вызывают усечение до 8 бит, а не преобразование в двухбайтовые передачи. Это делает DMA с 16-битными значениями A / D или D / A менее полезным, чем могло бы быть (хотя в некоторых версиях MSP 430 можно передавать эти значения через порт A или B, используя внешне видимый триггер для каждой передачи, например выход таймера).
  • Расширенный модуль эмуляции (EEM)
EEM предоставляет различные уровни функций отладки, такие как 2-8 аппаратных точек останова, сложные точки останова, прерывание при чтении / записи по указанному адресу и многое другое. Встраивается во все устройства MSP430 на базе флеш-памяти.
  • Аппаратный множитель
Некоторые модели MSP430 включают периферийное устройство аппаратного умножителя с отображением в память, которое выполняет различные операции умножения-накопления 16 × 16 + 32 → 33-разрядные. Необычно для MSP430, это периферийное устройство включает неявный 2-битный регистр только для записи, что делает практически невозможным переключатель контекста. Это периферийное устройство не мешает работе ЦП и может быть доступно через DMA. MPY на всех устройствах MSP430F5xx и некоторых MSP430F4xx поддерживает до 32-битных x 32-битных.
Используемые 8 регистров:
АдресИмяФункция
0x130MPYOperand1 для беззнакового умножения
0x132MPYSOperand1 для знакового умножения
0x134MACOperand1 для беззнакового умножения-накопления
0x136MACSOperand1 для знакового умножения с накоплением
0x138OP2Второй операнд для операции умножения
0x13AResLoМладшее слово результата умножения
0x13CResHiСтаршее слово результата умножения
0x13ESumExtВыполнение умножения-накопления
Первый операнд записывается в один из четырех 16-битных регистров. Записанный адрес определяет выполняемую операцию. В то время как записанное значение может быть считано из любого из регистров, номер записанного регистра не может быть восстановлен.
Если требуется операция умножения-накопления, ResLo и ResHi регистры также должны быть инициализированы.
Затем каждый раз, когда выполняется запись в OP2 регистр, выполняется умножение и результат сохраняется или добавляется в регистры результатов. В SumExt регистр - это регистр только для чтения, который содержит выполнение сложения (0 или 1) в случае беззнакового умножения) или знаковое расширение 32-битной суммы (0 или -1) в случае знакового умножения . В случае знакового умножения с накоплением SumExt значение должно быть объединено со старшим битом предыдущего SumHi содержимое для определения истинного результата выполнения (-1, 0 или +1).
Результат доступен после трех тактовых циклов задержки, которая представляет собой время, необходимое для выборки следующей инструкции и следующего индексного слова. Таким образом, задержка обычно незаметна. Явная задержка требуется только при использовании режима косвенной адресации для получения результата.
  • Блок защиты памяти (MPU)
FRAM MPU защищает от случайной записи в назначенные сегменты памяти только для чтения или выполнения кода из постоянной памяти. MPU может устанавливать любое разделение памяти с адресацией на уровне битов, делая всю память доступной для операций чтения, записи и выполнения в устройствах FRAM.
  • Модуль управления питанием (PMM)
PMM генерирует напряжение питания для логики ядра и предоставляет несколько механизмов для наблюдения и мониторинга как напряжения, приложенного к устройству, так и напряжения, генерируемого для ядра. Он интегрирован с регулятором напряжения с малым падением напряжения (LDO), сбросом при пониженном напряжении (BOR), а также контроллером и монитором напряжения питания.
  • Контроль напряжения питания (SVS)
SVS - это настраиваемый модуль, используемый для мониторинга напряжения питания AVCC или внешнего напряжения. SVS может быть сконфигурирован для установки флага или генерации сброса при включении питания (POR), когда напряжение питания или внешнее напряжение падает ниже порогового значения, выбранного пользователем.
Связь и интерфейс
  • Емкостные входы / выходы Touch Sense
Встроенный емкостный модуль ввода / вывода с сенсорным управлением предлагает несколько преимуществ для приложений с сенсорными кнопками и сенсорных ползунков. Система не требует внешних компонентов для создания автоколебаний (уменьшение количества материалов), а конденсатор (который определяет частоту автоколебаний) может быть подключен напрямую. Кроме того, нет необходимости во внешних мультиплексорах, позволяющих использовать несколько пэдов, и каждая пэд ввода-вывода может напрямую служить входом для определения ограничения. Гистерезис ~ 0,7 В обеспечивает надежную работу. Контроль и секвенирование полностью выполняются программно.
  • Входы / выходы общего назначения
В устройствах MSP430 реализовано до 12 цифровых портов ввода / вывода. Каждый порт имеет восемь контактов ввода / вывода. Каждый вывод ввода / вывода может быть сконфигурирован как вход или выход и может быть индивидуально прочитан или записан. Порты P1 и P2 имеют возможность прерывания. MSP430F2xx, F5xx и некоторые устройства F4xx имеют встроенные, индивидуально настраиваемые подтягивающие или понижающие резисторы.
  • Передняя часть RF суб-ГГц
Гибкий приемопередатчик CC1101 с частотой менее 1 ГГц обеспечивает чувствительность и характеристики блокировки, необходимые для обеспечения успешных каналов связи в любой радиочастотной среде. Он также отличается низким потреблением тока и поддерживает гибкие скорости передачи данных и форматы модуляции.
  • USART (UART, SPI, I²C)
Универсальный периферийный интерфейс синхронного / асинхронного приема / передачи (USART) поддерживает асинхронный интерфейс RS-232 и синхронный SPI с одним аппаратным модулем. Модули USART MSP430F15x / 16x также поддерживают I²C, программируемую скорость передачи данных и возможность независимого прерывания для приема и передачи.
  • USB
Модуль USB полностью соответствует спецификации USB 2.0 и поддерживает управление, прерывание и массовую передачу данных со скоростью 12 Мбит / с (полная скорость). Модуль поддерживает операции приостановки, возобновления и удаленного пробуждения по USB и может быть настроен для работы с восемью входными и восемью выходными конечными точками. Модуль включает интегрированный физический интерфейс (PHY); контур фазовой автоподстройки частоты (PLL) для генерации тактовых импульсов USB; а также гибкая система питания, позволяющая использовать устройства с питанием от шины и с автономным питанием.
  • USCI (UART, SPI, I²C, LIN, IrDA)
Модуль универсального интерфейса последовательной связи (USCI) имеет два независимых канала, которые можно использовать одновременно. Асинхронный канал (USCI_A) поддерживает режим UART; Режим SPI; формирование импульсов для ИК-порта; и автоматическое определение скорости передачи для связи LIN. Синхронный канал (USCI_B) поддерживает режимы I²C и SPI.
  • USI (SPI, I²C)
Модуль универсального последовательного интерфейса (USI) представляет собой интерфейс синхронной последовательной связи с длиной данных до 16 бит и может поддерживать связь SPI и I²C с минимальным программным обеспечением.
  • Инфракрасная модуляция
Эта функция, доступная на микросхемах серий MSP430FR4xxx и MSP430FR2xxx, настраивается с помощью набора регистров SYSCFG. Это периферийное устройство подключается к другим периферийным устройствам (таймерам, eUSCI_A) для генерации модулированного ИК-сигнала на выходном контакте.[5] (стр.43)
Измерение
  • ESP430 (интегрирован в устройства FE42xx)
Модуль ESP430CE выполняет расчетные измерения независимо от ЦП. Модуль имеет отдельный SD16, аппаратный умножитель и встроенный процессор ESP430 для однофазных приложений измерения энергии.
  • Интерфейс сканирования (SIF)
Модуль SIF, программируемый конечный автомат с аналоговым интерфейсом, используется для автоматического измерения линейного или вращательного движения с минимально возможным энергопотреблением. Модуль поддерживает различные типы ЖК-датчиков и резистивных датчиков, а также квадратурное кодирование.
Отображать
  • LCD / LCD_A / LCD_B
Контроллер LCD / LCD_A напрямую управляет ЖК-дисплеями до 196 сегментов. Поддерживает статические, 2-мультиплексные, 3-мультиплексные и 4-мультиплексные ЖК-дисплеи. Модуль LCD_A имеет встроенный насос заряда для контроля контрастности. LCD_B разрешает мигание отдельных сегментов с отдельной мигающей памятью.
  • LCD_E
Контроллер LCD_E поставляется с новыми микроконтроллерами серии MSP430FR4xxx и напрямую управляет ЖК-дисплеями с количеством сегментов до 448. Поддерживает статические, 2-мультиплексные, 3-мультиплексные, 4-мультиплексные, 5-мультиплексные, 6-мультиплексные, 7-мультиплексные, 8-мультиплексные (смещение 1/3) ЖК-дисплеи. Сегментные и общие выводы можно перепрограммировать на доступные выводы привода ЖК-дисплея. Это периферийное устройство может работать в LPM3.5 (работает RTC + режим пониженного энергопотребления при выключении ядра ЦП).[5]

Среда разработки программного обеспечения

Texas Instruments предоставляет различное оборудование доски экспериментатора которые поддерживают большие (примерно два квадратных сантиметра) и маленькие (примерно один квадратный миллиметр) микросхемы MSP430. TI также предоставляет инструменты разработки программного обеспечения, как напрямую, так и совместно с партнерами (см. список компиляторов, ассемблеров и IDE ). Одним из таких инструментов является IAR C / C ++ компилятор и Интегрированная среда развития, или IDE. Редакцию Kickstart можно бесплатно загрузить с сайтов TI или IAR; он ограничен 8 КБ кода C / C ++ в компиляторе и отладчик (язык ассемблера программы любого размера можно разрабатывать и отлаживать с помощью этого бесплатного набора инструментов).

TI также сочетает в себе версию собственного компилятора и инструменты со своим Затмение -основан Code Composer Studio IDE («CCS»). Он продает полнофункциональные версии и предлагает для загрузки бесплатную версию с ограничением размера кода 16 КБ. CCS поддерживает внутрисхемные эмуляторы и включает симулятор и другие инструменты; он также может работать с другими процессорами, продаваемыми TI.

Для тех, кому удобнее Ардуино, есть еще софт Энергия Энергия, платформа для создания прототипов электроники с открытым исходным кодом с целью перенести структуру Wiring и Arduino на LaunchPad Texas Instruments на базе MSP430, куда можно экспортировать код Arduino для программирования микросхем MSP430. Последняя версия Energia поддерживает MSP-EXP430G2xxx, MSP-EXP430FR5739, MSP-EXP430FR5969, MSP-EXP430FR5994, MSP-EXP430F5529LP, Stellaris EK-LM4F120XL, Tiva-C123G-EK-TM4C-WiFi CC-C123G-EK-TM4.[6]

В Открытый исходный код сообщество создает свободно доступный набор инструментов для разработки программного обеспечения на основе Набор инструментов GNU Компилятор GNU в настоящее время отклонен в трех версиях:

(MSPGCC )

(MSPGCC Uniarch )

TI проконсультировался с RedHat относительно предоставления официальной поддержки архитектуры MSP430 для Коллекция компиляторов GNU Компилятор C / C ++. Этот компилятор msp430-elf-gcc поддерживается Code Composer Studio от TI версии 6.0 и выше.

Очень рано llvm-msp430 проект, который в конечном итоге может обеспечить лучшую поддержку MSP430 в LLVM.

Доступны и другие наборы коммерческих инструментов разработки, которые включают редактор, компилятор, компоновщик, ассемблер, отладчик и в некоторых случаях мастера кода. VisSim, а блок-схема язык для разработки на основе моделей, генерирует эффективные фиксированная точка C-код прямо из диаграммы.[7] VisSim сгенерировал код для замкнутый цикл На базе АЦП + ШИМ ПИД-регулирование на F2013 компилируется во флеш-память менее 1 КБ и 100 байт ОЗУ.[8] VisSim имеет встроенные периферийные блоки для всего семейства MSP430: I²C, ADC, SD16, PWM.

Недорогие платформы разработки

MSP430F2013 и его братья и сестры отличаются тем, что (за исключением Линия ценностей MSP430G2 ) это единственная деталь MSP430, доступная в двухрядный корпус (ОКУНАТЬ). Другие варианты этого семейства доступны только в различных корпусах для поверхностного монтажа. Компания TI приложила некоторые усилия, чтобы поддержать платформу разработки eZ430, сделав необработанные чипы простыми для использования любителями в прототипах.

eZ430-F2013

TI решила проблему низкого бюджета, предложив очень маленькую доску для экспериментаторов - eZ430-F2013, на USB-накопителе. Это упрощает разработчикам выбор микросхемы MSP430 для недорогих платформ разработки, которые можно использовать с компьютером. EZ430-F2013 содержит микроконтроллер MSP430F2013 на съемной макетной плате и прилагаемый компакт-диск с программным обеспечением для разработки. Это полезно[нужна цитата ] для школ, любителей и гаражных изобретателей. Это тоже приветствуется[нужна цитата ] инженерами крупных компаний, создающими прототипы проектов с проблемами капитального бюджета.

Панель запуска MSP430

Инструменты Техаса выпустила MSP430 LaunchPad в июле 2010 года. MSP430 LaunchPad имеет встроенный флэш-эмулятор, USB, 2 программируемых Светодиоды, и 1 программируемая кнопка.[9] В дополнение к экспериментам с LaunchPad щит щит доступен.

С тех пор TI представила несколько новых LaunchPads на базе платформы MSP430:

  • MSP-EXP430F5529LP особенности MSP430F5529 MCU с поддержкой USB-устройств со 128 КБ флэш-памяти и 8 КБ SRAM
  • MSP-EXP430FR5969 особенности MSP430FR5969 FRAM MCU с 64 КБ FRAM и 2 КБ SRAM
  • MSP-EXP430FR4133 особенности MSP430FR4133 FRAM MCU с 16 КБ ОЗУ, 2 КБ SRAM и встроенным ЖК-дисплеем
  • MSP-EXP430FR6989 особенности MSP430FR6989 FRAM MCU с 128 КБ ОЗУ, 2 КБ SRAM, встроенным ЖК-дисплеем и периферийным интерфейсом расширенного сканирования
  • MSP-EXP430FR2311 особенности MSP430FR2311 FRAM MCU с 4 КБ FRAM, 1 КБ SRAM, операционным усилителем и периферийным трансимпедансным усилителем
  • MSP-EXP430FR2433 особенности MSP430FR2433 FRAM MCU с 15.5 КБ FRAM, 4KB SRAM
  • MSP-EXP430FR2355 особенности MSP430FR2355 FRAM MCU с 32 КБ ОЗУ, 4 КБ SRAM, 12-разрядным АЦП, 12-разрядным ЦАП, OpAmp / PGA, ICC для вложенных прерываний
  • MSP-EXP430FR5994 особенности MSP430FR5994 FRAM MCU с 256 КБ ОЗУ, 8 КБ ОЗУ, 12-разрядным АЦП и периферийным устройством LEA DSP

Все три из этих LaunchPads включают отладчик eZ-FET JTAG с обратным каналом UART, способный работать со скоростью 1 Мбит / с. Платы FRAM LaunchPads (например, MSP-EXP430FR5969, MSP-EXP430FR4133) включают EnergyTrace, функцию, поддерживаемую TI Code Composer Studio IDE для мониторинга и анализа энергопотребления.

Интерфейс отладки

Как и другие производители микроконтроллеров, TI разработала двухпроводной интерфейс отладки, который можно найти на некоторых из их компонентов MSP430, который может заменить более крупный интерфейс JTAG. Средство разработки eZ430 содержит полный USB-подключенный инструмент эмуляции flash ("FET") для этого нового двухпроводного протокола, названного "Spy-Bi-Wire "от TI. Spy-Bi-Wire изначально был представлен только на самых маленьких устройствах в семействе F2xx с ограниченным количеством контактов ввода-вывода, таких как MSP430F20xx, MSP430F21x2 и MSP430F22x2. Поддержка Spy-Bi-Wire имеет был расширен выпуском новейшего семейства 5xx, в котором все устройства поддерживают интерфейс Spy-Bi-Wire в дополнение к JTAG.

Преимущество Spy-Bi-Wire Протокол заключается в том, что он использует только две линии связи, одна из которых является выделенной линией _RESET. Интерфейс JTAG на частях MSP430 с меньшим количеством выводов мультиплексирован с линиями ввода / вывода общего назначения. Это делает относительно трудным отладку схем, построенных на небольших микросхемах с низким бюджетом ввода-вывода, поскольку полное 4-контактное оборудование JTAG будет конфликтовать с чем-либо еще, подключенным к этим линиям ввода-вывода. Эта проблема решается с помощью микросхем с поддержкой Spy-Bi-Wire, которые все еще совместимы с обычным интерфейсом JTAG для обратной совместимости со старыми инструментами разработки.

Инструменты отладки JTAG и flash-программирования на основе OpenOCD и широко используемые в сообществе ARM недоступны для MSP430. Инструменты программирования, специально разработанные для MSP430, немного дешевле, чем интерфейсы JTAG, использующие OpenOCD. Однако, если проект обнаружит, что требуется больше MIPS, больше памяти и больше периферийных устройств ввода-вывода, эти инструменты не будут передаваться на процессор от другого поставщика.

Процессор MSP430

ЦП MSP430 использует фон Неймана архитектура, с единым адресным пространством для инструкций и данных. Память байт -адресуются, и пары байтов объединяются прямой порядок байтов сделать 16-битный слова.

Процессор содержит 16 16-битных регистров,[10] из которых четыре предназначены для специальных целей: R0 - счетчик команд, R1 - указатель стека, R2 - регистр статуса, а R3 - «генератор констант», который читает как ноль и игнорирует записи. Дополнительное кодирование режима адреса с использованием R3 и R2 позволяет в общей сложности шесть обычно используемых постоянных значений (0, 1, 2, 4, 8 и -1), не требуя немедленного слова операнда. R4 - R15 доступны для общего использования.

Набор инструкций очень прост; 27 инструкций в трех семьях. Большинство инструкций доступно в версиях с суффиксом .B (8-битный байт) и .W (16-битное слово), в зависимости от значения бита Ч / Б: бит установлен в 1 для 8-битных и 0 для 16 -кусочек. Отсутствующий суффикс эквивалентен .W. Байтовые операции с памятью влияют только на адресный байт, в то время как байтовые операции с регистрами очищают самый значимый байт.

Набор инструкций MSP430
1514131211109876543210Инструкция
000100код операцииЧ / БВ качестверегистрАрифметика с одним операндом
000100000Ч / БВ качестверегистрRRC Повернуть вправо (1 бит) через перенос
0001000010В качестверегистрSWPB Поменять местами байты
000100010Ч / БВ качестверегистрRRA Повернуть вправо (1 бит) арифметику
0001000110В качестверегистрSXT Знак расширить от байта до слова
000100100Ч / БВ качестверегистрТОЛКАТЬ Помещать значение в стек
0001001010В качестверегистрВЫЗОВ Вызов подпрограммы; нажмите ПК и переместите исходный код на ПК
0001001100000000РЕТИ Возврат из прерывания; поп-SR, затем поп-ПК
001условие10-битное смещение со знакомУсловный прыжок; ПК = ПК + 2 × смещение
00100010-битное смещение со знакомJNE/JNZ Перейти, если не равно / ноль
00100110-битное смещение со знакомJEQ/JZ Перейти, если равно / ноль
00101010-битное смещение со знакомJNC/JLO Прыгать, если нет переноски / опускаться
00101110-битное смещение со знакомJC/JHS Прыгать, если есть / выше или то же самое
00110010-битное смещение со знакомJN Перейти, если отрицательный
00110110-битное смещение со знакомJGE Перейти, если больше или равно
00111010-битное смещение со знакомJL Перейти если меньше
00111110-битное смещение со знакомJMP Перейти (безоговорочно)
код операцииисточникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияАрифметика с двумя операндами
0100источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияMOV Переместить источник в пункт назначения
0101источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияДОБАВИТЬ Добавить источник в пункт назначения
0110источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияADDC Добавить источник и перенести в пункт назначения
0111источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияSUBC Вычесть источник из пункта назначения (с переносом)
1000источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияSUB Вычесть источник из назначения
1001источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияCMP Сравните (сделайте вид, что вычитаете) источник из пункта назначения
1010источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияПапа Десятичный добавить источник в пункт назначения (с переносом)
1011источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияКУСОЧЕК Тестовые биты источника И пункта назначения
1100источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияBIC Бит очищен (dest & = ~ src)
1101источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияБИС Набор бит (логическое ИЛИ)
1110источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияXOR Эксклюзивный или источник с местом назначения
1111источникОбъявлениеЧ / БВ качествепункт назначенияИ Логическое И источник с местом назначения (dest & = src)

Инструкции состоят из 16 бит, за которыми следуют до двух 16-битных слов расширения. Режимы адресации задаются 2-битным полем As и 1-битным полем Ad. Некоторые специальные версии могут быть созданы с использованием R0, а режимы, отличные от прямого использования регистра с использованием R2 (регистр состояния) и R3 (генератор констант), интерпретируются особым образом. Объявление может использовать только подмножество режимов адресации для As.

В режимах индексированной адресации к инструкции добавляется 16-разрядное слово расширения. Если индексируются и источник, и место назначения, первым идет слово расширения источника. Икс относится к следующему слову расширения в потоке инструкций в таблице ниже.

Режимы адресации MSP430
В качествеОбъявлениерегистрСинтаксисОписание
000прпЗарегистрируйтесь напрямую. Операнд - это содержимое Rп.
011пИксп)Проиндексировано. Операнд находится в памяти по адресу Rп+Икс.
10ппЗарегистрируйте косвенный. Операнд находится в памяти по адресу, содержащемуся в Rп.
11пп+Косвенный автоинкремент. Как и выше, регистр увеличивается на 1 или 2.
Режимы адресации с использованием R0 (ПК)
0110 (ПК)ADDRСимволический. Эквивалентно x (ПК). Операнд находится в памяти по адресу PC +Икс.
110 (ПК)#ИксНемедленный. Эквивалент @ PC +. Операнд - это следующее слово в потоке инструкций.
Режимы адресации с использованием R2 (SR) и R3 (CG), декодирование в частном случае
0112 (SR)&ADDRАбсолютно. Операнд находится в памяти по адресу Икс.
102 (SR)#4Постоянный. Операнд - константа 4.
112 (SR)#8Постоянный. Операнд - константа 8.
003 (CG)#0Постоянный. Операнд - константа 0.
013 (CG)#1Постоянный. Операндом является константа 1. Индексного слова нет.
103 (CG)#2Постоянный. Операнд - константа 2.
113 (CG)#−1Постоянный. Операнд - константа -1.

Команды обычно занимают 1 цикл на каждое извлеченное или сохраненное слово, поэтому время выполнения команд варьируется от 1 цикла для простой инструкции регистр-регистр до 6 циклов для инструкции с индексированными как источником, так и получателем.

Расширение MSP430X с 20-битной адресацией добавляет дополнительные инструкции, для которых может потребоваться до 10 тактов. Установка или очистка периферийного бита занимает два такта. Прыжок, сделанный или нет, требует двух часов. В серии 2xx 2 MCLK составляют 125 нс на частоте 16 МГц.

Допускаются ходы к счетчику программы и выполнение прыжков. Возврат из подпрограммы, например, реализован как MOV @ SP +, ПК.

Когда R0 (PC) или R1 (SP) используются в режиме адресации с автоинкрементом, они всегда увеличиваются на два. Другие регистры (с R4 по R15) увеличиваются на размер операнда, либо на 1, либо на 2 байта.

Регистр состояния содержит 4 арифметических бита состояния, глобальное разрешение прерывания и 4 бита, которые отключают различные часы для перехода в режим пониженного энергопотребления. При обработке прерывания процессор сохраняет регистр состояния в стеке и очищает биты низкого энергопотребления. Если обработчик прерывания не изменяет сохраненный регистр состояния, при возврате из прерывания возобновляется исходный режим с низким энергопотреблением.

Псевдооперации

Ряд дополнительных инструкций реализован как псевдонимы для вышеуказанных форм. Например, нет конкретной инструкции «возврат из подпрограммы», но она реализована как «MOV @ SP +, PC». Эмулируемые инструкции:

MSP430 Эмулированные инструкции
ЭмулированныйДействительныйОписание
АЦП.Икс dstADDC.Икс #0,dstДобавить в пункт назначения
BR dstMOV dst,ПКПереход к месту назначения
CLR.Икс dstMOV.Икс #0,dstОчистить пункт назначения
CLRCБИК №1, СРБит очистки
CLRNБИК №4, SRОчистить отрицательный бит
CLRZБИК №2, SRОчистить нулевой бит
DADC.Икс dstПапа.Икс #0,dstДесятичный добавить перенос в пункт назначения
DEC.Икс dstПОД.Икс #1,dstДекремент
DECD.Икс dstПОД.Икс #2,dstДвойной декремент
ВМЯТИНАБИК № 8, SRОтключить прерывания
EINTBIS №8, SRРазрешить прерывания
INC.Икс dstДОБАВИТЬ.Икс #1,dstПриращение
INCD.Икс dstДОБАВИТЬ.Икс #2,dstДвойное приращение
INV.Икс dstXOR.Икс #−1,dstИнвертировать
NOPMOV # 0, R3Нет операции
Поп dstMOV @ SP +,dstВытащить из стопки
RETMOV @ SP +, ПКВозврат из подпрограммы
RLA.Икс dstДОБАВИТЬ.Икс dst,dstПовернуть арифметику влево (сдвинуть влево на 1 бит)
RLC.Икс dstADDC.Икс dst,dstПовернуть влево через перенос
SBC.Икс dstSUBC.Икс #0,dstВычтите заимствование (1 - перенос) из пункта назначения
SETCBIS №1, SRУстановить бит переноса
SETNBIS №4, SRУстановить отрицательный бит
SETZBIS №2, SRУстановить нулевой бит
TST.Икс dstCMP.Икс #0,dstПункт назначения

Обратите внимание, что непосредственные константы -1 (0xffff), 0, 1, 2, 4 и 8 могут быть указаны в инструкции из одного слова без необходимости в отдельном непосредственном операнде.

20-битное расширение MSP430X

Базовый MSP430 не может поддерживать больше памяти (ПЗУ + ОЗУ + периферийные устройства), чем его адресное пространство 64 КБ. Для поддержки этого в расширенной форме MSP430 используются 20-битные регистры и 20-битное адресное пространство, что позволяет использовать до 1 МБ памяти. Здесь используется тот же набор инструкций, что и в базовой форме, но с двумя расширениями:

  1. Ограниченное количество 20-битных инструкций для общих операций и
  2. Общий механизм префиксного слова, который может расширить любую инструкцию до 20 бит.

Расширенные инструкции включают в себя некоторые дополнительные возможности, в частности, многобитовые сдвиги и операции загрузки / сохранения нескольких регистров.

20-битные операции используют суффикс длины «A» (для адреса) вместо .B или .W. .W по-прежнему используется по умолчанию. Как правило, более короткие операции очищают старшие биты регистра назначения.

Новые инструкции заключаются в следующем:

Расширенные инструкции MSP430X
1514131211109876543210Второе словоИнструкция
0000источник00код операциипункт назначенияРасширенные перемещения регистра памяти
0000src0000dstMOVAsrcdst
0000src0001dstMOVAsrc+, Rdst
0000адрес [19:16]0010dstадрес [15: 0]MOVA & abs20, Rdst
0000src0011dstх [15: 0]MOVA х (Rsrc),Рdst
0000п-1op.010W / Aпункт назначенияБитовые сдвиги (1–4 битовые позиции)
0000п-100010W / AdstRRCM.Икс #пdst (Поверните вправо через перенос.)
0000п-101010W / AdstRRAM.Икс #пdst (Поверните вправо арифметику, иначе сдвиг вправо со знаком.)
0000п-110010W / AdstRLAM.Икс #пdst (Поверните левую арифметику, или сдвиг влево.)
0000п-111010W / AdstRRUM.Икс #пdst (Повернуть вправо без знака, иначе логический сдвиг вправо.)
0000источник011op.пункт назначенияРасширенные перемещения регистров-памяти
0000src0110адрес [19:16]адрес [15: 0]MOVA рsrc, & abs20
0000src0111dstх [15: 0]MOVA рsrc, x (Rdst)
0000источник1код операциипункт назначенияРасширенные операции ALU
0000imm [19:16]1000dstimm [15: 0]MOVA # imm20, Rdst
0000imm [19:16]1001dstimm [15: 0]CMPA # imm20, Rdst
0000imm [19:16]1010dstimm [15: 0]ДОБАВИТЬ # imm20, Rdst
0000imm [19:16]1011dstimm [15: 0]СУБА # imm20, Rdst
0000src1100dstMOVA рsrcdst
0000src1101dstCMPA рsrcdst
0000src1110dstДОБАВИТЬ рsrcdst
0000src1111dstСУБА рsrcdst
00010011op.РежимварьируетсяКАЛЛА
0001001100000000РЕТИ (То же, что и MSP430)
0001001101В качестверегистрКАЛЛА источник
000100111000абс [19:16]абс [15: 0]КАЛЛА & abs20
000100111001x [19:16]х [15: 0]КАЛЛА x (ПК)
000100111010(зарезервированный)
000100111011imm [19:16]imm [15: 0]КАЛЛА # imm20
0001001111(зарезервированный)
000101режW / Aп-1регистрТолчок / поп п регистры окончание с указанным
0001010W / Aп-1srcПУШМ.Икс #пsrc Нажмите Rsrc, Р(src−1), ... R (srcп+1)
0001011W / Aп-1dst − n + 1POPM.Икс #пdst Поп R (dstп+1), R (dstп+2), ... Rdst

Все другие инструкции могут иметь добавленное префиксное слово, которое расширяет их до 20 бит. Слово префикса содержит дополнительный бит размера операнда, который комбинируется с существующим битом Ч / Б для определения размера операнда. Есть одна неиспользованная комбинация размеров; есть признаки того, что это может быть использовано в будущем для 32-битного размера операнда.[11]

Префиксное слово бывает двух форматов, и выбор между ними зависит от следующей инструкции. Если инструкция имеет какие-либо не регистровые операнды, то используется простая форма, которая предоставляет 2 4-битных поля для расширения любого смещения или немедленного константа в потоке инструкций до 20 бит.

Если инструкция записывается регистр-регистр, используется другое слово расширения. Сюда входит флаг «ZC», который подавляет перенос (полезно для таких инструкций, как DADD, которые всегда используют бит переноса), и счетчик повторов. 4-битное поле в слове расширения кодирует либо счетчик повторов (0–15 повторов в дополнение к начальному выполнению), либо номер регистра, который содержит 4-битный счетчик повторов.

Префиксные слова MSP430X
1514131211109876543210Инструкция
00011A / L00Дополнительное слово
00011src [19:16]A / L00dst [19:16]Расширение операнда памяти
0001100ZC0A / L00п-1Зарегистрируйте расширение операнда (немедленное количество повторов)
0001100ZC1A / L00RnРегистрация расширения операнда (счетчик повторов регистра)

Адресное пространство MSP430

Общая структура адресного пространства MSP430:

0x0000–0x0007
Регистры специальных функций процессора (регистры управления прерываниями)
0x0008–0x00FF
8-битная периферия. Доступ к ним должен осуществляться с использованием 8-битных загрузок и запоминаний.
0x0100–0x01FF
16-битная периферия. Доступ к ним должен осуществляться с использованием 16-битных загрузок и запоминаний.
0x0200–0x09FF
До 2048 байт баран.
0x0C00–0x0FFF
1024 байта ROM загрузчика начальной загрузки (только флэш-части).
0x1000–0x10FF
256 байт данных прошить ROM (только детали вспышки).
0x1800-0x19FF
512 байт данных FRAM (большинство микроконтроллеров FRAM с возможностью записи пользователем без калибровочных данных)
0x1100–0x38FF
Расширенная RAM на моделях с более чем 2048 байтами RAM. (0x1100–0x18FF является копией 0x0200–0x09FF)
0x1100–0xFFFF
До 60 килобайты ПЗУ программы. ПЗУ меньшего размера начинаются с более высоких адресов. Последние 16 или 32 байта векторы прерывания.

Некоторые модели включают более 2048 байт ОЗУ; в этом случае RAM начинается с 0x1100. Первые 2048 байтов (0x1100–0x18FF) зеркалируются по адресу 0x0200–0x09FF для совместимости. Кроме того, некоторые последние модели изменяют правила для 8-битных и 16-битных периферийных устройств, обеспечивая 16-битный доступ к периферийным устройствам в 8-битном диапазоне периферийных адресов.

Существует новая расширенная версия архитектуры (называемая MSP430X), которая позволяет 20-битный адресное пространство. Это позволяет дополнительное ПЗУ программы, начиная с 0x10000.

Серия 5xx имеет значительно переработанное адресное пространство: первые 4 КБ предназначены для периферийных устройств и до 16 КБ ОЗУ.

Рекомендации

  1. ^ Эванчук, Стивен (20 августа 2013 г.). «Слайд-шоу: самые популярные MCU за всю историю». edn.com. Сеть дизайна электроники. Получено 3 сентября 2020.
  2. ^ MSP430 будет работать на винограде - видео на YouTube
  3. ^ а б Д. Петерс, Д. Раскович и Д. Торсен, «Энергоэффективная параллельная встроенная система для малых спутниковых приложений», ISAST Сделки на компьютерах и интеллектуальных системах, т. 1 (2), 2009 г.
  4. ^ Микроконтроллеры MSP430 с самым низким энергопотреблением от Texas Instruments
  5. ^ а б http://www.ti.com/lit/slau445
  6. ^ [1], Сайт Энергия
  7. ^ Статья MSP430[постоянная мертвая ссылка ] опубликовано в IEEE журнал.
  8. ^ Визуальные решения
  9. ^ MSP430 LaunchPad (MSP-EXP430G2), Вики по встраиваемым процессорам Texas Instruments
  10. ^ «Микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением MSP430» (PDF). Инструменты Техаса. Получено 9 июля 2008.[постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Сам бит размера называется «A / L», где «L» (длинный) используется другими процессорами для обозначения 32-битных операндов. Также описание инструкции SXTX (Руководство пользователя семейства MSP430F5xx, alau208f, стр. 237) описывает действие инструкции в битах 20–31 регистров.

внешняя ссылка

Сообщество и информационные сайты

Генераторы кода C для визуального программирования

Компиляторы, ассемблеры и IDE

Бесплатный компилятор и IDE

Самые популярные неограниченные среды разработки и компиляторы

Разные IDE

Список средств отладки (не полный)

ИмяПроизводительИнтерфейсПротокол (ы)Положение дел
MSP-FET430PIFTIПараллельный портJTAG
MSP-FET430UIFTIUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire
MSP-FETTIUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire
Панель запуска MSP-430TIUSB-интерфейсSpy-Bi-Wire
MSP-430 LaunchPad eZ-FETTIUSB-интерфейсSpy-Bi-Wire
eZ430-F2013TIUSB-интерфейсSpy-Bi-Wire
eZ430-RF2500TIUSB-интерфейсSpy-Bi-Wire
FETPSoftBaughПараллельный портJTAG
USBPSoftBaughUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wireснято с производства
MSP430-JTAGОлимексПараллельный портJTAG
MSP430-JTAG-ISOОлимексUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wireустаревший
MSP430-JTAG-ISO-MK2ОлимексUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire
MSP430-JTAG-TinyОлимексUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wireне найден
MSP430-JTAG-TINY-V2ОлимексUSB-интерфейсJTAG ?, Spy-Bi-Wire
MSP430-JTAG-RFОлимексUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire
FlashPro-CCЭлпротроникUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire, BSL
VisSim / ECDВизуальные решенияUSB-интерфейсJTAG, Spy-Bi-Wire
LA-3713ЛаутербахUSB-интерфейс / EthernetJTAG, Spy-bi-Wire

Прочие инструменты