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求MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用？
提问者:朱思双
MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用 MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用 作者：沈建华等 图书详细信息：ISBN：3定价：36元印次：1-7装帧：平装印刷日期：
图书简介：本书以TI公司的MSP430系列16位超低功耗单片机为核心，介绍了MSP430单片机的特点和选型，详细讲述了MSP430单片机的结构和指令系统，对MSP430全系列单片机（包括最新的F15X、F16X）所涉及的片内外围模块的功能、原理、应用作为详尽的描述。并介绍了MPS430单片机的开发环境、汇编语言、C语言程序设计方法，以及单片机常用接口电路设计和软件编程，最后列举了两个体现MSP430单片机特点的应用系统设计实例。本书着重讲述MSP430单片机的基本原理和基本设计应用，进一步的实践及应用系统设计可参考笔者所编著的《MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计》一书。本书可作为高等院校设计机、电子、自动化类专业MSP430单片机课程的教材，也适合广大从事单片机应用系统开发的工程技术人员作为学习、参考用书。前言： .txt
单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以&单片&解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。美国德州仪器公司（TI）推出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器（Mixed Signal Processor），集多种领先技术于一体，以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念，给人以耳目一新的感觉。加之TI优良的服务（全球免费快速网上样片申请、丰富的技术资料），充分体现了世界级著名IC厂商的实力和综合优势。在超低功耗方面，其处理器功耗（1.8~3.6V，0.1~400μA，250μA/MIPS）和口线输入漏电流（最大50nA）在业界都是最低的，远低于其他系列产品。在运算性能上，其16位RISC结构，使MSP430单片机在8MHz晶振工作时，指令速度可达8MIPS（注意：同样8MIPS的指令速度，在运算性能上16位处理器比8位处理器高远不止两倍）。不久还将推出25~30MIPS的产品。同时，MSP430单片机中采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、硬件乘-加（积之和）功能、DMA等一系列先进的体系结构，大大增强了它的数据处理和运算能力，可以有效地实现一些数字信号处理的算法（如FFT、DTMF等）。在开发工具上，MSP430系列单片机支持先进的JTAG调试，其硬件仿真工具（仿真器）只是一个非常简单的并口转接器，一般个人都可以自己制作，而且适用于所有MSP430系列单片机，既便于推广，又大大降低了用户的开发投入。其软件集成开发环境由著名的IAR公司提供，其最新版本（V2.10）已做得较为完善，实际使用效果不亚于其他成熟的集成开发环境。在系统整合方面，MSP430系列单片机结合TI的高性能模拟技术，根据其不同产品，集成了多种功能模块，包括定时器、模拟比较器、多功能串行接口（SPI/IIC/UART）、LCD驱动器、硬件乘法器、10/12位ADC、12位DAC、看门狗定时器（WDT）、I/O端口（P0~P6）、DMA控制器、2~10KB的RAM，以及丰富的中断功能。使用户可以根据应用需求，选择最合适的MSP430系列产品来实现。另外，大部分MSP430系列单片机采用Flash技术，支持在线编程，并有保密熔丝。其BOOTSTRAP技术为系统软件的升级提供了又一种方便的手段，BOOTSTRAP有32个字节的口令字，具有很高的保密性。MSP430系列单片机均为工业级产品，性能稳定，可靠性高，可用于各种民用、工业产品。笔者从事嵌入式系统开发和教学工作十多年，设计开发了许多嵌入式应用系统及产品，使用过DSP、ARM、MCS51/96系列、PIC、AVR、LPC等多种微处理器和单片机。2000年起开始使用MSP430系列单片机，设计了电瓶车控制器、变频电源、USB和以太网接口数据采集器等一些应用项目，只是当时其软件开发环境版本较低（FET300），不太完善，但整体感觉MSP430单片机很有特色，综合优势明显，代表着MCU的发展方向，而且&戏&出名门，不易淘汰。2002年华东师范大学计算机系单片机课程教改时，就决定把原来的MCS51系列单片机课程和实验改为MSP430系列。由于当时市场上还没有可供学生使用的实验板和合适的教材，我们在2002年底到2003年初的寒假期间，自己用MSP430F449设计制作了30套实验板，并编写了讲义，于2003年上半年开始正式对系里的本科生和专科生开设了&MSP430系列单片机原理和应用&的课程。后来，杭州利尔达公司上海办事处的平红光经理来我校了解情况，获知我们在这方面做了很多工作，就介绍了清华大学出版社，要我们写一本MSP430系列单片机的教材。在整理讲义、资料，拟订书目的过程中，我们发现MSP430系列单片机由于功能丰富、内容很多，如果要在一本书中讲清原理，同时包括学生实验和应用设计等内容，书会很厚。经与清华大学出版社、利尔达公司协商，决定分为两本书。一本为《MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用》，主要详细、完整地介绍MSP430系列单片机的特点、结构、指令系统、程序设计、功能模块的原理和应用，包括2004年初才推出的MSP430F15X/16X系列，此书与实验平台无关，可作为主教材或一般学习、参考用书。另一本为《MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计》，主要的内容包括IAR Workbench V2.10、硬件开发环境、实验平台、基础实验、综合实验、应用系统设计，其中包括USB接口、以太网接口、简单Flash文件系统等较高级的应用，此书与实验平台部分相关，可作为实验指导书或应用系统设计参考。这两本书既有一定联系，又相互独立，可以适合不同层次的 需要。本书融合了我们两年4次讲授&MSP430单片机原理与应用&课程，以及多年单片机开发应用的经验和体会，内容上则补充、更新了很多最新的资料，如MSP430F16X系列和IAR Workbench V2.10等。书中的所有源程序代码（汇编和C）都经过实际验证和测试，应用举例和综合设计大多取之于我们的实际应用项目。实验板的资料和部分基础实验内容由利尔达公司提供，部分系统设计摘自TI的应用笔记。第二本书附带的光盘上，有全部MSP430系列单片机的数据手册、用户开发指南，IAR集成开发环境的评估版（4KB C代码限制），以及书中基础实验和许多实例的完整源代码（包括USB接口USB430、网络接口NET430等）。最新的资料、源代码等可以从我们的网站（www.emLab.net）下载。在本书成稿过程中，得到了利尔达单片机技术有限公司的段焕春副总经理、梁源技术总监、平红光经理，以及清华大学出版社第六事业部工控与电子图书编辑部曾刚主任的大力支持。同时，TI亚洲区MSP430市场部经理Vincent Chan给予很多技术支持，TI 亚洲区大学计划部沈洁经理对本书给予了极大的关注，华东师范大学计算机系梁丹、吴红举做了很多代码验证、资料整理工作，在此向他们表示衷心的感谢！由于时间仓促和水平所限，至交稿时我们仍觉得有些地方还不尽人意，若有错误和不当之处，恳请读者批评指正，以便我们及时修正。有关此书的信息，会及时公布在我们的网站上。 目录： .txt
目 录第1章 概述 11.1 单片微型计算机 11.1.1 单片机的概念 11.1.2 单片机的特点 11.1.3 单片机的应用 21.2 MSP430系列单片机 31.2.1 MSP430系列单片机的特点 31.2.2 MSP430系列单片机的发展和应用 51.3 MSP430系列单片机应用选型 61.3.1 MSP430系列单片机的命名规则 61.3.2 MSP430系列单片机的选型 7本章小结 8思考题与习题 9第2章 MSP430单片机结构 102.1 MSP430结构概述 102.2 MSP430系列产品 112.2.1 无LCD驱动系列产品 112.2.2 带LCD驱动系列产品 292.3 MSP430 CPU结构和特点 412.4 MSP430存储器结构和地址空间 442.4.1 数据存储器 452.4.2 程序存储器 462.4.3 外围模块寄存器 48本章小结 50思考题与习题 50第3章 MSP430指令系统与程序设计 523.1 指令系统概述 523.2 寻址方式 573.3 指令系统介绍 603.3.1 数据传送类指令 613.3.2 数据运算类指令 663.3.3 逻辑操作指令 753.3.4 位操作指令 813.3.5 跳转与程序流程的控制类指令 823.4 程序设计 863.4.1 程序设计基础 863.4.2 汇编语言程序设计 873.4.3 C语言程序设计 98本章小结 112思考题与习题 113第4章 MSP430单片机片内外围模块 1154.1 时钟模块
时钟模块设计要求
MSP430X1XX系列时钟模块
低速晶体振荡器
高速晶体振荡器
基础时钟模块应用举例
MSP430F4XX系列时钟模块 1234.2 低功耗结构
低功耗控制
系统工作模式
超低功耗事件驱动工作
低功耗应用原则
低功耗应用举例 1374.3 MSP430各种端口
MSP430端口概述
端口P1和P2
端口P3、P4、P5和P6
端口COM和S 1424.4 定时器
MSP430定时功能及其实现
看门狗定时器
基本定时器
16位定时器A
16位定时器B 1734.5 MSP430液晶驱动模块
液晶驱动模块概述
液晶驱动模块功能结构
液晶驱动模块应用举例 1834.6 硬件乘法器 1864.7 FLASH存储器模块
FLASH存储器结构
FLASH存储器的寄存器及操作
FALSH模块操作举例 1974.8 比较器A
比较器结构与操作
比较器A的寄存器
比较器A应用举例 2024.9 DMA控制器
MSP430 DMA控制器结构与功能
DMA控制器相关操作
DMA应用举例 2154.10 MSP430系列通用串行通信模块的异步模式
MSP430串行通信概述
异步通信寄存器
异步操作应用举例 2294.11 MSP430系列通用串行模块的同步模式
同步通信寄存器
同步操作应用举例 2384.12 MSP430系列通用串行模块的I2C模式
I2C模块寄存器及相关操作
I2C应用举例 2564.13 MSP430模数转换模块
模数转换概述
ADC12寄存器
ADC12转换模式
ADC12应用举例 2734.14 MSP430的数模转换模块
数模转换概述
DAC12结构与功能
DAC12寄存器
DAC12应用举例 283本章小结 285思考题与习题 285第5章 MSP430单片机应用 2905.1 MSP430常用接口设计
LED显示接口
液晶显示接口
常用LED驱动功率接口
继电器型驱动接口 3135.2 MSP430片内外围模块应用
SPI同步操作
A/D、D/A和DMA 3345.3 MSP430单片机应用设计举例
自校准变频电源
超低功耗手持式电子斜度计/加速度计 340本章小结 352思考题与习题 352附录A MSP430模块空间分配 354附录B 编译内部错误信息 380附录C 397参考文献 432 样章： .doc 课件： .rar
回答者:葛少涵
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MSP430单片机的加密熔断器设计
来源：RFID中国网
作者：未知日 09:53
[导读] MSP430单片机的加密熔断器设计
　　MSP430系列单片机是德州仪器(TI)公司推出的一款16位超低功耗单片机。它能够在1.8～3.6 V电压、1 MHz频率的条件下运行
MSP430单片机的加密熔断器设计
　　MSP430系列单片机是德州仪器(TI)公司推出的一款16位超低功耗单片机。它能够在1.8～3.6 V电压、1 MHz频率的条件下运行，耗电电流在0.1～400μA。在运算速度上，MSP430系列单片机能在8 MHz晶振的驱动下，实现125 ns的指令周期。16位的数据宽度、125 ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如FFT等)。
　　在整合方面，MSP430系列单片机将大量的CPU外围模块集成在片内，有如下一些模块：看门狗(WDT)、模拟比较器、串口、硬件乘法器、液晶驱动器、10位／12位／14位ADC、端口0～6、基本定时器。其中定时器A、B均带有多个捕获／比较寄存器，同时可实现多路PWM输出；模拟比较器与定时器配合，可方便地实现ADC；液晶驱动多达160笔段；硬件ADC模块在小于10 μs的速率下实现10～14位的高速、高精度转换，同时提供采样／保持与参考电压；端口0、1、2能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入。
　　MSP430系列单片机的开发调试有多种技术方案，其中以JTAG和BOOTSTRAP(简称“BSL”)方式最为方便。对于Flash型的MSP430单片机初期开发进行的仿真，只需要1台PC机和1个JTAG控制器即可实现。进入产品级开发阶段，为了保护用户代码，烧断Flash的保护熔丝以后就无法再通过JTAG口访问单片机，这时用户对Flash中的程序再进行检查或更新就只能通过BOOT-STRAP进行。不用担心用户代码会泄露，BOOTSTRAP提供了32字节256位的密码保护，能完全确保代码的安全性。
&&& 1 熔断加密原理
　　MSP430系列单片机采用JTAG(实际上称为IEEE1149.1或边界扫描)接口技术，实现对单片机全部存储器的访问，包括程序Flash、ROM、RAM，并可对其进行擦除、读写。它能用于程序的下载，监测程序使用情况和各个变量与寄存器的使用情况，并可对其进行修改。JTAG接口需要4根信号线、地线和电源线。
　　JTAG接口为程序的调试、仿真及监控带来了很大的方便，大大提高了编程效率，缩短了开发周期；但在程序测试完成转换为产品推向市场时，就必须对程序代码进行加密处理，防止程序代码的泄漏。JTAG接口的安全性很差，只要符合JTAG标准的控制器就可以将程序代码读出，所以必须禁止JTAG功能。对于MSP430系列单片机，禁止JTAG功能的途径是将单片机内部的加密保险丝熔断，熔断后的单片机就无法再使用JTAG功能，从而达到加密程序代码的目的。
　　MSP430系列单片机在上电复位时会通过TDI／TCLK端对保险丝进行检测，当保险丝完好时，在TDI／TCLK和地之间会有1 mA的电流流过。保险丝检测出现在上电复位以后TMS端的第一个下降沿上，在第二个下降沿上会解除保险丝的检测，直到下一次的上电复位再进行保险丝检测，即在每一次的上电复位都会对保险丝进行检测。保险丝检测电流只有在保险丝检测方式时才会流过TDI／TCLK端，当检测不到保险丝电流时，JTAG功能就会失效，且这种加密方式是硬件方式的加密，一旦保险丝熔断，JTAG功能就永久失效了，无法再通过JTAG口访问单片机，从而保证了单片机内代码的安全。
&&& 2 熔断加密的时序及方法
　　MSP430单片机保险丝的熔断必须在特定的条件下进行。
　　简单地将6.5 V电压加在TDI／TCLK端上时，是无法熔断保险丝的，必须在一定的时序及指令下才可以完成。下面是熔断保险丝所需的指令及时序：
　　IR_SHIFT(“IR_CNTRL_SIG_16BIT”)为切换JTAG进入16位数据接收模式；DR_SHIFT_IN(0x7201)为将TDO信号切换为TDI功能，TDI信号释放，为接入熔断电压Vpp作准备；IR_SHIFT(“IR_PREPARE_BLOW”)为设置MSP430进入保险丝熔断方式；MsDelay(1)为延时1 ms，同时连接熔断电压Vpp至TDI信号端；TR_SHIFT(“IR_BX_BLOW”)为执行保险丝熔断；MeDelay(1)为延时1ms，同时断开TDI端的熔断电压Vpp，TDI信号端切换回TDI功能，JATG状态机复位。保险丝加密熔断完成。
&&& 3 熔断加密器的设计与实现
　　熔断加密器可以实现对MSP430 Flash单片机的编程、烧熔丝和BSL下载。可以选择编程后是否熔断芯片内熔丝，进行加密；可自行设置密码，彻底保护芯片内容；可进行完全擦除编程和保留编程，通过BSL方式读出目标CPU内的代码。
　　熔断加密器的硬件采用了MSP430F1111A作为系统芯片，实现对目标JTAG口的通信控制、熔断电压Vpp的加载与分离、目标MSP430单片机中保险丝熔断指令的控制。在电源部分，熔断电压Vpp及100 mA的熔断电流是在7806三端稳压芯片与地之间串接二极管IN4001来实现的；熔断电压Vpp的加载与分离通过继电器的通断来实现，并使用了3个LED分别指示目标单片机保险丝未熔断、正在熔断及已熔断的状态。
　　软件部分是通过C语言来实现熔丝加密器与目标单片机之间的数据通信及指令控制的。
　以下为加密熔断器主程序：
　　本加密熔断器在实际应用中取得了非常理想的效果，可对MSP430系列单片机的保险丝进行可靠而有效的熔断，完全保护了MSP430单片机中的代码安全。整个系统的成本控制在30元左右，在实际的使用中达到非常好的经济效益和社会效益。
　　本系统可应用于整个MSP430系列单片机，具有功能强大、性能可靠、成本低、体积小等特点。完全可以替代目前市场上售价高达元的编程器，具有非常广阔的应用前景和推广价值。
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