【正文】 網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線之間的連接。設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)間的連接。同時(shí)，提供溫度數(shù)據(jù)的 Web發(fā)布功能?；?eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)12 MSP430單片機(jī)介紹2．1 MSP430 單片機(jī)的用途單片機(jī)技術(shù)如今已經(jīng)滲透到人類生活的方方面面，在家用電器、通信產(chǎn)品等日用電子設(shè)備中都可以看見單片機(jī)，估計(jì)全世界人均有幾片單片機(jī)，此技術(shù)正在積極地影響著人類的生活。TI 公司的 MSP430 系列是一個(gè)超低功耗類型的單片機(jī)，特別適合于電池應(yīng)用的場(chǎng)合或手持設(shè)備。同時(shí)，該系列將大量的外圍模塊整合到片內(nèi)，也特別適合于設(shè)計(jì)片上系統(tǒng)；有豐富的不同型號(hào)的器件可供選擇，給設(shè)計(jì)者帶來很大的靈活性。它是一個(gè) 16 位的精簡(jiǎn)指令架構(gòu)，有大量的工作寄存器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，其 RAM 單元也可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算。MSP430 系列是眾多單片機(jī)系列中的一顆耀眼的新星。2．2 MSP430 單片機(jī)的功能TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)是 16 位超低功耗微控制器，其中包括一系列器件，它們針對(duì)不同的應(yīng)用而由各種不同的模塊組成，這些微控制器被設(shè)計(jì)為可用電池工作，而且可以有很長的使用時(shí)間。它們具有 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)，CPU中的 16 個(gè)寄存器和常數(shù)發(fā)生器使 MSP430 微控制器能達(dá)到最高的代碼效率；靈活的時(shí)鐘源可以使器件達(dá)到最低的功率消耗；數(shù)字控制的振蕩器（DOC）可是器件從低功耗模式迅速喚醒，在少于 6μs 的時(shí)間內(nèi)激活到跳躍的工作方式。MSP430 系列單片機(jī)片上集成了豐富的功能模塊。溫度傳感器終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的顯示和無線發(fā)送。MSP430 系列單片機(jī)具有以下一些共同的特點(diǎn)?低電壓、超低功耗MSP430 系列單片機(jī)，在 電壓、1MHZ 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行，耗電電流因不同的工作模式而不同；具有 16 個(gè)中斷源，并且可以任意嵌套，使用靈活方便；用中斷請(qǐng)求將 CPU 喚醒只要 6μs，可編制出實(shí)時(shí)性特別高的源代碼；可將 CPU 置于省電模式，以用中斷方式喚醒程序。?強(qiáng)大的處理能力MSP430 系列單片機(jī)，為 16 為 RISC 結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 中源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址） 、簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在 8MHZ 晶體驅(qū)動(dòng)下，指令周期為 125μs。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。?系統(tǒng)工作穩(wěn)定基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)2上電復(fù)位后，首先由 DCOCLK 啟動(dòng) CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。然后軟件可設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。如果晶體振蕩器在用作 CPU 時(shí)鐘 MCLK 時(shí)發(fā)生故障，DCO 會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。?豐富的片內(nèi)外設(shè)MSP430 系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。他們風(fēng)別是以下一些外圍模塊的不同組合：看門狗（WDT） 定時(shí)器 A（TimerA） 定時(shí)器 B（TimerB） 比較器 串口 0、1（USART0、1） 硬件乘法器液晶驅(qū)動(dòng)器 10 位/12 位 ADC 14 位 ADC端口 0（P0） 端口 16（P1_P6） 基本定時(shí)器（Basic Timer）以上外圍模塊再加上多種存儲(chǔ)器方式就構(gòu)成了不同型號(hào)的器件。其中，看門狗可以使程序時(shí)空是迅速復(fù)位；比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器可以設(shè)計(jì)為 A/D 轉(zhuǎn)換器；定時(shí)器具有捕獲/比較功能，可用于時(shí)間技術(shù)、時(shí)序發(fā)生、PMW 等；有的器件更具有兩個(gè)串口，可方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的并行端口，最多可達(dá) 200Kbps，能滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 120 段。MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。?方便高效的開發(fā)環(huán)境目前 MSP430 系列有 4 種類型器件：OTP 型、FLASH 型、EPROM 型和 ROM 型。這些器件的開發(fā)手段不同。對(duì)于 OTP 型和 ROM 型的器件是用相對(duì)應(yīng)的 EPROM 型器件作為開發(fā)片，或使用仿真器開發(fā)成功之后再燒寫或掩膜芯片；而對(duì)于FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器，因此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由 JTAG 就扣讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需一臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和 C 語言。2．3 MSP430F2274 的介紹MSP430F2274 單片機(jī)是由 TI 公司生產(chǎn)一種 16 位的單片機(jī)，綜合比較，本設(shè)計(jì)將采用之。其內(nèi)部帶有 10 位 A/ D ,1. 8～ 3. 6V 的工作電壓,5 種低功耗省電模式,從待機(jī)到喚醒的響應(yīng)時(shí)間不超過 1μs ,片內(nèi)高頻時(shí)鐘源,頻率高達(dá)16MHZ,內(nèi)部還有低功耗低頻振蕩器 VLO ,32KHZ 晶振模塊。除此,其還具有非?；?eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)3強(qiáng)的處理能力,非常適合一些對(duì)處理要求比較高的嵌入式系統(tǒng)。因此,MSP430F2274 單片機(jī)在許多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。2．3．1 MSP430F2274 的 16位 CPUMSP430F2274 系列采用的是“馮諾依曼”結(jié)構(gòu)，ROM 和 RAM 在同一地址空間，使用一組地址數(shù)據(jù)總線。中央處理單元 CPU 采用了精簡(jiǎn)的、高透明的、高效率的正交設(shè)計(jì)。他包括：一個(gè) 16 位的 ALU、16 個(gè)寄存器和一個(gè)指令控制單元。16 個(gè)寄存器中有 4 個(gè)為特殊用途，他們分別是：程序計(jì)數(shù)器、堆棧指針、狀態(tài)寄存器和常數(shù)發(fā)生器。程序流程通過程序計(jì)數(shù)器控制，而呈現(xiàn)執(zhí)行的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)體現(xiàn)在程序狀態(tài)字中那個(gè)。表 對(duì) 16 個(gè)寄存器做了簡(jiǎn)要的說明。1. 程序計(jì)數(shù)器 PCMSP430 的指令根據(jù)其操作數(shù)的多少，其指令長度分別為 2 或 3 字長。程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容總是偶數(shù)，指向偶字節(jié)地址。其內(nèi)容在調(diào)試程序是，可通過寄存器窗口查看。 SP系統(tǒng)堆棧在系統(tǒng)調(diào)用子程序或進(jìn)入中斷服務(wù)程序是，保護(hù)程序計(jì)數(shù)器 PC。堆棧指針 SP 總是指向堆棧的頂部。系統(tǒng)在將數(shù)據(jù)壓入堆棧時(shí)，總是先將堆棧指針 SP 的值減 2，然后再將數(shù)據(jù)送到 SP 所指的 RAM 單元。講數(shù)據(jù)從堆棧中彈出正好相反：先將數(shù)據(jù)從 SP 所指示的內(nèi)存單元取出，再將 SP 的值加 作有兩種情況：隱式與顯式。系統(tǒng)對(duì)堆棧的操作為隱式，主要為自動(dòng)保存 PC 的數(shù)值。在用戶程序中那個(gè)也可對(duì) SP 操作。簡(jiǎn)寫 功能ROR1R2R3R4…R15 程序計(jì)數(shù)器 PC，指示下一條將要執(zhí)行的指令的地址 堆棧指針 SP，指向堆棧的棧頂狀態(tài)寄存器 SR/常數(shù)發(fā)生器 CGI 常數(shù)發(fā)生器 CG2通用工作寄存器 R4 …… 通用工作寄存器 R15表 MSP430F2274 的 CPU 的 16 個(gè)寄存器 SR狀態(tài)寄存器記錄程序執(zhí)行過程中的現(xiàn)場(chǎng)情況，在程序設(shè)計(jì)中有相當(dāng)重要的地位。MSP430F2274 的狀態(tài)幾寸器為 16 位，目前只用到前 9 位，其結(jié)構(gòu)如下：15～9 8 7 6 5 4 3 2 1 0保留 V SCG1 SCG0 OscOff CPUOFF GIE N Z C位 0 C 進(jìn)位標(biāo)志 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)置位，否則復(fù)位?；?eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)4位 1 Z 零標(biāo)志 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為 0 時(shí)置位，否則復(fù)位。位 2 N 負(fù)標(biāo)志 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)時(shí)置位，否則復(fù)位。位 3 GIE 中斷控制位 置位允許中斷，復(fù)位禁止所有的中斷。該位中斷復(fù)位，RETI 指令置位，也可以用哪個(gè)指令改變。位 4 CPUOFF CPU 控制位 置位使 CPU 進(jìn)入關(guān)閉模式，此時(shí)除了 RAM內(nèi)容、端口、寄存器保持外，CPU 處于停止?fàn)顟B(tài)，可用所有允許的中斷將 CPU 從此狀態(tài)喚醒。位 5 OscOff 晶振控制位 置位使晶體振蕩器處于停止?fàn)顟B(tài)，CPU 從此狀態(tài)喚醒；只有在 GIE 置位的情況下，由外部中斷或NMI 喚醒。要設(shè)置 OscOff=1，必須同時(shí)設(shè)置 CPUOFF=1.位 6 SCG0 此位與位 7 一起控制系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器的 4 中活動(dòng)狀態(tài)。位 7 SCG1 此位與位 6 一起控制系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器的 4 中活動(dòng)狀態(tài)。位 8 V 當(dāng)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果超出有符號(hào)數(shù)范圍時(shí)置位。 CG1 和 CG2在 16 個(gè)寄存器中 R2 和 R3 位常數(shù)發(fā)生器，利用 CPU 的 27 調(diào)內(nèi)核指令配合常數(shù)發(fā)生器可以生成一些見解高效的模擬指令。表 列出了 CG1 和 CG2 可以產(chǎn)生的常數(shù)。寄存器 As 常數(shù) 說明R2R2R2R2R3R3R3R30001101100011011(0)00004H00008H0000H00001H0002H0FFFFH寄存器模式絕對(duì)尋址模式+4，位處理+8，位處理0，字處理+1+2，位處理1，字處理表 CG1和 CG2可以產(chǎn)生的常數(shù)R4～R15 為通用工作寄存器。MSP430F2274 的通用寄存器是 430 活動(dòng)的打不風(fēng)場(chǎng)所，可以執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算，也可以作為臨時(shí)的暫存單元；可以字操作，也可以字節(jié)操作。MSP430F2274 指令的尋址方式包括立即尋址、索引尋址和絕對(duì)尋址。這 4種尋址方式均可用于源操作數(shù)，而索引、符號(hào)和絕對(duì)尋址方式只可以用于目的操作數(shù)。源操作數(shù)和目的操作數(shù)的指令集需占用代碼存儲(chǔ)器中的 1～3 個(gè)字。2．3．2 MSP430F2274 的存儲(chǔ)器組織MSP430F2274 的存儲(chǔ)空間采用“馮諾依曼”結(jié)構(gòu)，ROM 和 RAM 在同一地址空間，使用一組地址數(shù)據(jù)總線。存儲(chǔ)空間的組織又分大模式和小模式。在小模式時(shí)，總的尋址空間為 64KB；大模式時(shí)，總的尋址空間為 1MB。小模式時(shí)采用基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)5線性尋址空間；大模式時(shí)代碼可訪問 16 個(gè) 64KB 的代碼段，數(shù)據(jù)可訪問的地址空間為 16 個(gè) 64KB 的頁，即為分段分頁方式。當(dāng)存儲(chǔ)器組織為 64KB 或更少時(shí)采用小模式，地址空間為最低的 64KB，而目前的器件都設(shè)計(jì)成小模式，最大的程序存儲(chǔ)空間 60KB 空間中?，F(xiàn)在只討論64KB 存儲(chǔ)空間的使用情況。由于采用“馮諾依曼”結(jié)構(gòu)，ROM 和 RAM 在同一地址空間，從00000H～0FFFFH 這一段范圍內(nèi)從低到高分別是：特殊功能寄存器、外圍模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器和中斷向量表。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM MSP430F2274 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位于存儲(chǔ)器地址空間的 0200H 以上，這些存儲(chǔ)器一般用做數(shù)據(jù)的保存與堆棧，同時(shí)也是數(shù)據(jù)運(yùn)算的場(chǎng)所，在特殊場(chǎng)合還可以用作程序存儲(chǔ)器?？梢宰植僮?，也可以字節(jié)操作，通過指令后綴加以區(qū)別。但用做程序存儲(chǔ)器時(shí)只能字操作。在字節(jié)操作時(shí)，每 8 位為一個(gè)操作單位；在字操作時(shí)，每兩個(gè)字節(jié)為一個(gè)操作單位，而且對(duì)準(zhǔn)偶地址操作。MSP430F2274 為 FLASH 型的器件，它還有信息存儲(chǔ)區(qū)，也可以當(dāng)做數(shù)據(jù) RAM 使用，同時(shí)它是 FLASH 型，掉電后數(shù)據(jù)部丟失，可以保存重要參數(shù)。程序存儲(chǔ)器 ROM程序 ROM 區(qū)位 0FFFFH 以下一定數(shù)量存儲(chǔ)空間，可存放指令代碼和數(shù)據(jù)表 格。程序代碼必須偶地址尋址。程序代碼可分為 3 種情況：中斷向量區(qū)、用戶程序代碼及系統(tǒng)引導(dǎo)程序。中斷向量區(qū)用來說明相應(yīng)中斷的中斷服務(wù)程序首地址。2．3．3 MSP430F2274 的尋址模式MSP430F2274有 7種尋址方式，其中源操作數(shù)可用全部的 7種方式尋址，而目的操作數(shù)只有 4種方式尋址。但他們都可訪問整個(gè)地址空間，由 AS和 AD模式位的內(nèi)容確定，這 7種方式分別是：1. 寄存器尋址模式2. 變址尋址模式3. 符號(hào)模式4. 絕對(duì)尋址模式5. 間接尋址模式6. 間接增量尋址模式7. 立即尋址模式2．4 MSP430F2274 的原理圖圖 MSP430F2274的引腳圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)6圖 MSP430F2274的引腳出線圖圖 MSP430F2274的結(jié)構(gòu)框圖圖 MSP430F2274的結(jié)構(gòu)框圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計(jì)73 無線射頻芯片 CC2500CC2500 芯片是 Chipcon 公司的第四代產(chǎn)品，工作頻率為 ，符合 規(guī)范。CC2500 基于 Chipcon 公司的 SmartRF03 技術(shù)，以 ,no CMOS 工藝制成。只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2500 具有片上載波感應(yīng)指示燈和數(shù)字 RSSI 輸出，有助于提高無線鏈路的質(zhì)量。自動(dòng)消除通道評(píng)價(jià)功能(CCA)使其更適用于載波偵聽(List