【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MSP430系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器統(tǒng)一分布在0000HFFFFH地址內(nèi)，不論是FLASH、RAM還是SFR都在這個(gè)統(tǒng)一地址范圍內(nèi)，而且沒(méi)有可位尋址的內(nèi)存單元，以便用戶查找；而51系列則有idata、bdata、xdata、pdata、code等諸多不同的存儲(chǔ)類(lèi)型，需要使用一系列復(fù)雜的指令來(lái)分別尋址，讓初學(xué)者很難搞清楚這些概念之間的區(qū)別，從而抬高了入學(xué)的門(mén)檻，一定程度上阻礙了其廣泛應(yīng)用[15] 0]。其次，MSP430系列單片機(jī)擁有簡(jiǎn)化了的指令。與擁有110多條指令的51系列相比，MSP430僅有27條，大大簡(jiǎn)化了繁瑣的指令區(qū)分。另外，從開(kāi)發(fā)工具方面來(lái)看，430系列的開(kāi)發(fā)只需要一條JTAG下載電纜，而51的開(kāi)發(fā)需要編程器、仿真器，開(kāi)發(fā)過(guò)程中，仿真是一個(gè)必不可少的過(guò)程，MSP430的在線仿真功能能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)RAM查看和修改，這點(diǎn)讓51望塵莫及。 MSP430系列單片機(jī)介紹～，其中活動(dòng)耗電250μA/MIPS（每秒百萬(wàn)條指數(shù)），I/O輸入端口的最大漏電流量?jī)H50nA。MSP430系列單片機(jī)有獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)或數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)。由時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU和各功能模塊所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開(kāi)或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明顯的差異。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0～LPM4）。另外，MSP430系列單片機(jī)采用矢量中斷，支持十多個(gè)中斷源，并可以任意嵌套。用中斷請(qǐng)求將CPU喚醒只需要6μs。通過(guò)合理編程，既可以降低系統(tǒng)功耗，又可以對(duì)外部事件請(qǐng)求做出快速響應(yīng)。MSP430系列單片機(jī)具有如下幾點(diǎn)特性：(1) MSP430系列單片機(jī)具有強(qiáng)大的處理能力。MSP430系列單片機(jī)是16位單片機(jī)，采用了目前最流行的、頗受學(xué)術(shù)界好評(píng)的精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，一個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行一條指令（傳統(tǒng)的MCS51單片機(jī)要12個(gè)時(shí)鐘周期），使MSP430在8MHz晶振工作時(shí)，指令速度可以達(dá)到8MIPS。同樣，MSP430系列單片機(jī)中的某些型號(hào)，采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、DMA等一系列先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，大大增加了它的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力，可以有效地實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)處理的算法（如FFT、DTMF等）。這些結(jié)構(gòu)在其他系列單片機(jī)中尚未使用。(2) MSP430系列單片機(jī)具有豐富的外圍模塊。單片機(jī)結(jié)合TI的高性能模擬技術(shù)，各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。視型號(hào)不同可能組合有以下模塊：看門(mén)狗（WDT），模擬比較器A，定時(shí)器A（Timer_A），定時(shí)器B（Timer_B），串口0，1（USART0，1），硬件乘法器，液晶驅(qū)動(dòng)器，10/12/14 位ADC，12位DAC，I2C總線，直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA），端口1～6（P1～P6），基本定時(shí)器（Basic Timer）等。其中，看門(mén)狗可以在程序失控時(shí)迅速?gòu)?fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器可以設(shè)計(jì)出高精度（10～11位）的A/D轉(zhuǎn)換器；16位定時(shí)器具有捕獲/比較功能；大量的捕獲/比較寄存器，可用于時(shí)間計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、PWM等；多功能串口（USART）可實(shí)現(xiàn)異步、同步通信和I2C串行通信，可方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的I/O，最多可達(dá)48條I/O口線，I/O輸出時(shí)，不管是灌電流還是拉電流多大，每個(gè)端口的輸出晶體管都能限制輸出電流最大約為6mA，保證系統(tǒng)安全；PP2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12位A/D轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；LCD驅(qū)動(dòng)模塊能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá)160段；F15X和F16X系列有兩路12位高速DAC，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字波形合成等功能；硬件I2C串行總線可以擴(kuò)展I2C接口器件；DMA功能可以提高數(shù)據(jù)傳輸速度，減輕CPU的負(fù)荷。MSP430系列單片機(jī)的豐富片內(nèi)外設(shè)，在目前所有單片機(jī)系列產(chǎn)品中式非常突出的，為系統(tǒng)的單片解決方案提供的極大的方便。(3) MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工作穩(wěn)定。上電復(fù)位后，首先由DOC_CLK啟動(dòng)CPU，以保證程序從正確的位置開(kāi)始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起陣及穩(wěn)定時(shí)間。然后軟件可以設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊?lái)確定最后的系統(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。這種結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，在目前各系列單片機(jī)中是絕無(wú)僅有的。另外，MSP430 系列單片機(jī)均為工業(yè)級(jí)器件，運(yùn)行溫度范圍為40～+85176。C，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，所以設(shè)計(jì)的產(chǎn)品適用于各種民用和工業(yè)環(huán)境。(4) MSP430系列單片機(jī)具有方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境。對(duì)于FLASH型有十分方便的開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷?nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦寫(xiě)的FLASH存儲(chǔ)器，因此采用先通過(guò)JTAG接口下載程序到FLASH內(nèi)，再由JTAG接口控制程序運(yùn)行、讀取片內(nèi)CPU狀態(tài)，以及存儲(chǔ)器內(nèi)容等信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試，整個(gè)開(kāi)發(fā)（編譯、調(diào)試）都可以在統(tǒng)一軟件集成環(huán)境中進(jìn)行。這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要專(zhuān)用仿真器和編程器。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。目前比較好用的軟件開(kāi)發(fā)工具是IAR Workbench。這種以FLASH技術(shù)、JTAG調(diào)試、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境結(jié)合的開(kāi)發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中還較少見(jiàn)。其他系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)一般需要專(zhuān)用的仿真器或編程器[11]。 開(kāi)發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（簡(jiǎn)稱IDE Integrated Develop Environment）是用于提供程序開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用程序，一般包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面工具。就是集成了代碼編寫(xiě)功能、分析功能、編譯功能、DEBUG功能等一體化的開(kāi)發(fā)軟件服務(wù)套。所有具備這一特性的軟件或者軟件套（組）都可以叫做IDE。本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序指令的編寫(xiě)。IAR Embedded Workbench開(kāi)發(fā)環(huán)境支持MSP4MSP430X系列，能產(chǎn)生非常緊湊、高效的代碼，其標(biāo)準(zhǔn)版包含各種硬件調(diào)試系統(tǒng)和RTOS的插件，是高度優(yōu)化的MSP430 C/C++編譯器。其具體操作步驟如下：(1) 運(yùn)行IAR Embedded Workbench集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境；(2) 添加一個(gè)工作區(qū)，并在工作區(qū)中添加一個(gè)項(xiàng)目；(3) 在項(xiàng)目中添加自己的程序代碼，最后編譯，模擬調(diào)試；(4) 將程序下載到單片機(jī)中，將硬件與軟件一起進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的簡(jiǎn)介C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序，是一種明顯優(yōu)于其它解釋型高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)言。因此，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，甚至一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的[9]?？偟膩?lái)說(shuō)，C語(yǔ)言具有強(qiáng)大的繪圖能力、數(shù)據(jù)處理能力和可移植性，因此適用于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件、二維或三維圖形和動(dòng)畫(huà)，是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言并發(fā)展成為最受歡迎的語(yǔ)言之一。C語(yǔ)言程序所擁有的完整的程序模塊結(jié)構(gòu)為軟件開(kāi)發(fā)中模塊化程序的設(shè)計(jì)和代碼的移植提供了有力保障，同時(shí)縮短了開(kāi)發(fā)人員的開(kāi)發(fā)周期。C語(yǔ)言編程深受開(kāi)發(fā)人員的青睞。本系統(tǒng)就是使用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)的軟件程序，通過(guò)單片機(jī)和外部的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。 算法分析 軟件設(shè)計(jì)原則程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則：正確性、可靠性、簡(jiǎn)明性、有效性、可維護(hù)性、可移植性。隨著軟件規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜化，人們體會(huì)到在整個(gè)軟件生命周期中，程序不僅僅要被計(jì)算機(jī)理解和執(zhí)行，還要經(jīng)常被人閱讀。程序編碼的風(fēng)格是指程序的易讀性、易理解、易修改性和程序的資料文檔化等。 脈沖與位移的關(guān)系 位移/脈沖轉(zhuǎn)換方法：給步進(jìn)電機(jī)一定頻率的脈沖，使電機(jī)拖動(dòng)一個(gè)載體移位100cm，記錄下此期間所給脈沖總數(shù)z, 由此則可計(jì)算步進(jìn)電機(jī)拉動(dòng)載體位移1mm所需的脈沖數(shù)(注意給定的頻率不要太高，否則會(huì)出現(xiàn)丟步。多測(cè)幾次，取脈沖數(shù)相近的那個(gè)脈沖數(shù)z),因此，直接可將拉線的位移轉(zhuǎn)化為送給電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)。脈沖的頻率決定轉(zhuǎn)速，脈沖個(gè)數(shù)決定位移。 位移/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法首先記錄初始A/D轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)，再使電機(jī)1工作，電機(jī)2停止，使電機(jī)拖動(dòng)一載體移位100cm，再記錄下此期間所變化的A/D轉(zhuǎn)換出的數(shù)據(jù)，由此則直流電機(jī)拉動(dòng)載體位移1mm所需的數(shù)據(jù),因此