【導(dǎo)讀】說明書介紹了以MSP430F149單片機(jī)為核心的時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在硬件電路方面，示和LCD液晶顯示；除此以外，在電路板上還留有供擴(kuò)展電路應(yīng)用的引腳接口。軟件設(shè)計(jì)方面，完成了鍵盤掃描程序、顯示模塊程序以及系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)。的鈕扣電池可使用長達(dá)10年之久。另外，由于片內(nèi)具有豐富的外圍電路，加之電路

　　

【正文】 術(shù)的基本思想是在靠近芯片的輸入輸出管腳上增加一個(gè)移位寄存器單元。寄存器的每一個(gè)單元分配給 IC芯片的相應(yīng)引腳，每一個(gè)獨(dú)立的單元稱為 BSC(BoundaryScan Cell) 邊界掃描單元 。這個(gè) 串聯(lián)的 BSC在 IC 內(nèi)部構(gòu) 成 JTAG 回路， 所有的 21 BSR(BoundaryScan Register)邊 界掃描寄存器通過 JTAG測試激活，當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)的時(shí)候，這些邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入輸出隔離開來。通過這些邊界掃描寄存器單元，可以實(shí)現(xiàn)對芯片輸入輸出信號的觀察和控制。對于芯片的輸入管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號 (數(shù)據(jù) )加載倒該管腳中去；對于芯片的輸出管腳，也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器 “捕獲 ”(CAPTURE)該管腳上的輸出信號。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，這些邊界掃描寄存器對芯片來說是透明的，所以正常的運(yùn)行不會受到任何影響 ， 這樣 邊界掃描寄存器提供了一個(gè)便捷的方式用以觀測和控制 所需要調(diào)試的芯片。另外，芯片輸入 /輸出管腳上的邊界掃描 (移位 ) 寄存器單元可以相互連接起來，在芯片的周圍形成一個(gè)邊界掃描鏈(BoundaryScan Chain)。一般的芯片都會提供幾條獨(dú)立的邊界掃描鏈，用來實(shí)現(xiàn)完整的測試功能。邊界掃描鏈可以串行的輸入和輸出，通過相應(yīng)的時(shí)鐘信號和控制信號，就可以方便的觀察和控制處在調(diào)試狀態(tài)下的芯片。 TAP 控制器 JTAG內(nèi)部有一個(gè)狀態(tài)機(jī)，稱為 TAP控制器。 TAP是一個(gè)通用的端口，通過 TAP可以訪問芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器 (DR)和指令寄存器 (IR)。對整個(gè) TAP的控制是通過 TAP 控制器來完成的。 TAP總共包括 5個(gè)信號接口 TCK、 TMS、 TDI、 TDO和RST ：其中 4個(gè)是輸入信號接口和另外 1個(gè)是輸出信號接口。一般，我們見到的開發(fā)板上都有一個(gè) JTAG接口，該 JTAG接口的主要信號接口就是這 5個(gè)，如圖 49所示 。 圖 49 JTAG接口示意圖 下面，介紹這 5個(gè)接口信號及其作用。 a. TCK (Test Clock Input) ： TCK為 TAP的操作提供了一個(gè)獨(dú)立的、基本的時(shí)鐘信號， TAP的所有操作都 是通過這個(gè)時(shí)鐘信號來驅(qū)動的。 TCK在 IEEE 。 b. TMS (Test Mode Selection Input) ： TMS信號用來控制 TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換。通過 TMS信號，可以控制 TAP在不同的狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換。 TMS信號在 TCK的上升沿有效。 TMS在 IEEE 要求的。 c. TDI (Test Data Input) ： TDI是數(shù)據(jù)輸入的接口。所有要輸入到特定寄存器的數(shù)據(jù)都是通過 TDI接口一位1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 JP1 JATG VCC TDO/TDI TDI TMS TCK GND RST 11 22 一位串行輸入的 (由 TCK驅(qū)動 )。 TDI在 IEEE 。 d. TDO (Test Data Output) ： TDO是數(shù)據(jù)輸出的接口。所有要從特定的寄存器中輸出的數(shù)據(jù)都是通過 TDO接口一位一位串行輸出的 (由 TCK驅(qū)動 )。 TDO在 IEEE 。 e. RST (Test Reset Input) ： RST可以用來對 TAP控制器進(jìn)行復(fù)位 (初始化 )。不過這個(gè)信號接口在 IEEE ，并不是強(qiáng)制要求的。因?yàn)橥ㄟ^ TMS也可以對 TAP控制器進(jìn)行復(fù)位 (初始化 )。 通過 TAP接口， 對數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行訪問的一般過程 如下 ： ，選定一個(gè)需要訪問的數(shù)據(jù)寄存器； TDI和 TDO之間； TCK驅(qū)動，通過 TDI，把需要的數(shù)據(jù)輸入到選定的數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中去；同時(shí)把選定的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)通過 TDO讀出來。 通過 TCK、 TMS的設(shè)置，可將 JTAG設(shè)置為接收指令或數(shù)據(jù)狀態(tài)。 JTAG常用指令如下： SAMPLE/PRELOAD——用此指令采樣 BSC內(nèi)容或?qū)?shù)據(jù)寫入 BSC單元； EXTEST——當(dāng)執(zhí)行此指令時(shí)， BSC的內(nèi)容通過引腳送到其連接的相應(yīng)芯片的引 腳，我們就是通過這種指令實(shí)現(xiàn)在線寫 Flash的； BYPASS——此指令將一個(gè)一位寄存器軒于 BSC的移位回路中，即僅有一個(gè)一位寄存器處于 TDI和 TDO之間。 在 PCB電路設(shè)計(jì)好后，即可用程序先將對 JTAG的控制指令，通過 TDI送入 JTAG控制器的指令寄存器中。再通過 TDI將要寫 Flash的地址、數(shù)據(jù)及控制線信號入 BSR中，并將數(shù)據(jù)鎖存到 BSC中，用 EXTEST指令通過 BSC將寫入 Flash。 5 MSP430 集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境 關(guān)于 IAR Embedded Workbench IRA嵌入式工作平 臺 Embedded Workbench為開發(fā)不同的 MSP430目標(biāo)處理器項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的開發(fā)環(huán)境，并為每一種目標(biāo)處理器提供工具選擇。 IAR Embedded Workbench提供一個(gè)嵌入式開發(fā)的完整集成環(huán)境 。 一整套的嵌入式開發(fā)環(huán)境，包括編輯、編譯、連接、調(diào)試軟件，主要支持 8到 16位處理器。集成的編譯器主要產(chǎn)品特征：高效 PROMable代碼、完全標(biāo)準(zhǔn) C兼容、內(nèi)建對應(yīng)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器、目標(biāo)特性擴(kuò)充、版本控制和擴(kuò)展工具支持良好便捷的中斷處理和模擬、瓶頸性能分析、高效浮點(diǎn)支持、內(nèi)存模式選擇、工程中相對路徑支持 。 IAR Embedded Workbench有如下一些特點(diǎn)： IAR Embedded Workbench 可以生成節(jié)省空間并且穩(wěn)定可靠的可執(zhí)行代碼 。 經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明， IAR Systems 的 C/C++編譯器可以生成高效可靠的可執(zhí)行代碼，并且應(yīng)用程序規(guī)模越大，效果明顯。與其他的工具開發(fā)廠商相比，系統(tǒng)同時(shí) 23 使用全局和針對具體芯片的優(yōu)化技術(shù)。連 接器提供的全局類型檢測和范圍檢測對于生成目標(biāo)的代碼的質(zhì)量是至關(guān)重要。 IAR Systems 一貫使用精簡的優(yōu)化技術(shù) 基于最新技術(shù)架構(gòu)的，針對 AVR 的IAR Embedded Workbench各新 版，生成的代碼的尺寸比舊版縮小了 10％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他同類編譯器生成的代碼尺寸。 IAR Embedded Workbench 生成的可以執(zhí)行代碼可以運(yùn)行于更小尺寸、更低成本的 微 處理器之上，從而降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。 IAR Embedded Workbench 是一套完整的集成開發(fā)工具集合 ， 包括從代碼編輯器、工程 建立到 C/C++編譯器、連接器和調(diào)試器的各類開發(fā)工具 ， 它緊密結(jié)合了 Atmel ICE 2021 和 Atmel JTAG ICE，使用戶在開發(fā)和調(diào)試過程中，僅僅使用一種開發(fā)環(huán)境。 用戶在開發(fā)過程中會有各種不同的需求，例如：用戶可能需要開發(fā)適用于不同目標(biāo)系統(tǒng)硬件的應(yīng)用程序版本，也可能希望將正在調(diào)試的子程序包含到已經(jīng)開發(fā)好的早期版本中，但并不希望包含最終代碼；適用于不同目標(biāo)系統(tǒng)硬件的用戶應(yīng)用程序版本常常具有共同的源程序文件，用戶希望維護(hù)這些源程序文件中的一個(gè)，便能對應(yīng)用程序的每一個(gè)版本自動進(jìn)行修改；應(yīng)用程序的不同 版本之間可能存在相互差異的源程序文件，如應(yīng)用中依賴于硬件特性的有關(guān)文檔，這些文件需要分別進(jìn)行維護(hù)，以適應(yīng)每一個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)的版本。 IAR Embedded Workbench的項(xiàng)目管理模式可以滿足上述需求，允許設(shè)計(jì)者以樹狀體系結(jié)構(gòu)組織項(xiàng)目，從而可以清晰表現(xiàn)文件之間的隸屬關(guān)系。 在開發(fā)簡單項(xiàng)目的應(yīng)用中，用戶對于某種目標(biāo)硬件可能創(chuàng)建 Debug(調(diào)試 )和Release(發(fā)行 )兩個(gè)目標(biāo)版本。這兩個(gè)目標(biāo)版本共同包含項(xiàng)目核心源程序文件的公共組，每一個(gè)目標(biāo)版本還包含一個(gè)單獨(dú)的組，用來存放專用于該目標(biāo)版本的源程序文件。在開發(fā)較 為復(fù)雜的項(xiàng)目時(shí)， IAR Embedded Workbench通過幫助用戶組織項(xiàng)目結(jié)構(gòu)使開發(fā)時(shí)間最短，通過匯編和編譯最小的源文件組 (它們是文件被修改之后完全更新目標(biāo)代碼所必需的 )優(yōu)化開發(fā)周期 。 IAR Embedded Workbench 的基本操作 IAR Embedded Workbench是一個(gè)方便快捷的集成開發(fā)環(huán)境，通過相應(yīng)的環(huán)境設(shè)置，用戶可以高效地對項(xiàng)目進(jìn)行建立、編輯、編譯、連接和調(diào)試。 和其他的調(diào)試軟件一樣，程序通過了編輯、編譯、連接之后就進(jìn)入了調(diào)試階段。IAR CSPY調(diào)試器完全內(nèi)嵌于 Workbench集成環(huán)境之中，是一個(gè)功能很強(qiáng)的交互式調(diào)試器，可以幫助用戶查找出一些邏輯設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在 CSPY的管理下，用戶可以單步執(zhí)行程序，也可以在程序中設(shè)置斷點(diǎn)；可以顯示和修改指定內(nèi)存單元和區(qū)域的內(nèi)容；可以顯示和修改寄存器的內(nèi)容等，這樣就便于尋找程序中的錯(cuò)誤。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，還需要重復(fù)上述的編輯、編譯、連接和運(yùn)行等過程，直至程序運(yùn)行正確。 在 CSPY中，用戶可以根據(jù)需求選擇不同的 Driver， CSPY有 3種工作方式： a. Flash Emulation Tool——硬件仿真調(diào)試。 b. Simulator——軟件模擬調(diào)試。 c. ROMMonitor——調(diào)試主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)經(jīng) RS232接口聯(lián)機(jī)，調(diào)試程序暫存于 24 RAM中。 硬件仿真方式是在目標(biāo)硬件系統(tǒng)的真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試，除了驗(yàn)證程序，還可以檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)性能。主機(jī)將代碼通過 JTAG仿真器下載到目標(biāo)系統(tǒng)的Flash中運(yùn)行。 選擇軟件模擬方式調(diào)試時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)的運(yùn)行是在調(diào)試主機(jī)上以軟件模擬實(shí)現(xiàn)的，用戶可以利用軟件模擬調(diào)試在目標(biāo)硬件系統(tǒng)產(chǎn)生之前驗(yàn)證程序的設(shè)計(jì)思想和邏輯結(jié)構(gòu)。由于 CSPY軟件模擬調(diào)試完全使用軟件模擬目標(biāo)處理器，不需要硬件，因此，對于許多 應(yīng)用來說這是一種高效而廉價(jià)的調(diào)試方法。 IAR CSPY模擬調(diào)試器提供了如下功能： a)精確模擬指令的執(zhí)行。 b)程序的分析。 c)中斷的模擬。 d)立即斷點(diǎn)設(shè)置和程序恢復(fù)運(yùn)行。 e)外圍設(shè)備的模擬 (使用 CSPY的宏系統(tǒng) )。 f)在軟件模擬調(diào)試時(shí)基本操作與硬件仿真基本相同。 由于軟件模擬程序的運(yùn)行與真實(shí)硬件無關(guān)，中斷的觸發(fā)不能從硬件上實(shí)現(xiàn)，如端口 P P2的邊沿觸發(fā)中斷、定時(shí)器中斷、串口數(shù)據(jù)傳輸中斷等，因此，為了驗(yàn)證程序的功能可以通過編寫相應(yīng)的宏定義文件 (擴(kuò)展名為 .mac)協(xié)助調(diào)試。 除了普通斷點(diǎn)， CSPY軟件模擬調(diào)試器可以設(shè)置立即斷點(diǎn)使程序暫停運(yùn)行。當(dāng)處理器要從某一位置讀取數(shù)據(jù)或剛寫回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，允許 CSPY宏函數(shù)調(diào)用，動作完成后指令將繼續(xù)執(zhí)行。 對于像串口和定時(shí)器之類的設(shè)備，這種斷點(diǎn)在模擬存儲器映射時(shí)是很有用的。當(dāng)處理器讀取一個(gè)存儲器器映射區(qū)域時(shí)，一個(gè) CSPY宏函數(shù)可以插入并提供一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值。相反地，當(dāng)處理器要寫入一個(gè)數(shù)據(jù)到一個(gè)存儲器映射區(qū)域時(shí)，一個(gè) CSPY宏函數(shù)可以根據(jù)所寫數(shù)值完成適當(dāng)?shù)墓δ堋? IAR C430 編譯器 IAR C430編譯器除提供 C語言的標(biāo)準(zhǔn)特性，還增加了許多為利用 MSP430專用工具而設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能。編譯器與 MSP430 IAR系統(tǒng)匯編一起提供，與它集成在一起，共享連接器和庫管理工具。 A. IAR C430編譯器的特性： 語言工具： ANSI規(guī)格一致。 ，具有可選用的源 (代碼 )。 。 MSP430特殊功能的有力擴(kuò)展，包括高效的 I/O。 25 。 ，多達(dá) 255個(gè)有效字符。 32021個(gè)外部符號。 性能： 。 。 。 Lintlike檢查。 代碼產(chǎn)生： 。 ，包括可重定位的二進(jìn)制、 ASM、 ASM+、 XREF等。 。 CSPY高級調(diào)試器兼容。 目標(biāo)支持： 。 。 Pragma偽指令。 B. IAR C430區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn) C的地方： IAR C430在數(shù)據(jù)類型上有以下一些方面區(qū)別與標(biāo)準(zhǔn) C，具有特殊性。 a)外圍模塊變量 外圍模塊變量 (Sfrb)也稱作特殊功能寄存器變量，直接位于內(nèi)部 RAM單元。 Sfrb范圍為 0X00至 0XFF， Sfrw范圍為 0X100至 0X1FFH，外圍模塊變量使符號名與此范圍的字節(jié)或者字相聯(lián)系。該地址處寄存器可以符號化被尋址，但沒有分配存儲器空間 。 例如： P1的中斷觸發(fā)沿選擇寄存器的地址為 24H， P1的方向選擇寄存器的地址為 22H， ADC12的控制寄存器的地址為 01A2H?？梢允褂萌缦峦鈬K變量定義： Sfrb P1IES=0X24H Sfrb P1DIR=0X22H Sfrw ADC12CTL1=0X01A2H 經(jīng)過定義，以后可以直接通過對應(yīng)的符號訪問這些寄存器。 P1DIR=0X01H 。 b)指針變量 IAR C430的指針變量包括代碼指針和數(shù)據(jù)指針，都可以指向 0000H～ 0FFFFH范圍的存儲空間。 c)枚舉類型 用 enum關(guān)鍵字，可以使聲明的每一個(gè)變量具有適合它的值所需的最短正數(shù)類型，包括 char、 short、 int或 long。 d)浮點(diǎn)類型 26 在標(biāo)準(zhǔn) IEEE格式中，浮點(diǎn)使用 4字節(jié)數(shù)來表示。低于最小極限值的浮點(diǎn)數(shù)被看作零而溢出給不定的結(jié)果。 浮點(diǎn)運(yùn)算符 (+、 、 *、 /)的精度近似為 7位十進(jìn)制數(shù)。對于 IAR C430來說， float、