MSP430單片機(jī)的發(fā)展　　

德州儀器1996年到2000年初，先后推出了31x、32x、33x等幾個(gè)系列，這些系列具有LCD驅(qū)動模塊，對提高系統(tǒng)的集成度較有利。每一系列有ROM 型(C)、OTP 型(P)、和 EPROM 型(E)等芯片。EPROM 型的價(jià)格昂貴，運(yùn)行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機(jī)開發(fā)。這也表明了這幾個(gè)系列的開發(fā)模式，即：用戶可以用 EPROM 型開發(fā)樣機(jī);用OTP型進(jìn)行小批量生產(chǎn);而ROM型適應(yīng)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。

2000 年推出了11x/11x1系列。這個(gè)系列采用20腳封裝，內(nèi)存容量、片上功能和 I/O 引腳數(shù)比較少，但是價(jià)格比較低廉。

這個(gè)時(shí)期的MPS430已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點(diǎn)，但也有不盡如人意之處。它的許多重要特性如：片內(nèi)串行通信接口、硬件乘法器、足夠的 I/O 引腳等，只有33x系列才具備。33x系列價(jià)格較高，比較適合于較為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。當(dāng)用戶設(shè)計(jì)需要更多考慮成本時(shí)，33x并不一定是最適合的。而片內(nèi)高精度A/D轉(zhuǎn)換器又只有32x系列才有。

2000年7月推出了F13x/F14x 系列，在2001年7月到2002年又相繼推出F41x、F43x、F44x。這些全部是 Flash 型單片機(jī)。

F41x系列單片機(jī)有48個(gè)I/O 口，96段LCD驅(qū)動。F43x、F44x系列是在13x、14x的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動器，將驅(qū)動LCD的段數(shù)由3xx系列的最多120段增加到160段。并且相應(yīng)地調(diào)整了顯示存儲器在存儲區(qū)內(nèi)的地址，為以后的發(fā)展拓展了空間。

MSP430系列的部分產(chǎn)品具有Flash存儲器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點(diǎn)。TI公司推出具有Flash 型存儲器及JTAG 邊界掃描技術(shù)的廉價(jià)開發(fā)工具M(jìn)SP-FET430X110，將國際上先進(jìn)的JTAG技術(shù)和Flash在線編程技術(shù)引入MSP430。這種以Flash 技術(shù)與FET開發(fā)工具組合的開發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，給用戶提供了一個(gè)較為理想的樣機(jī)開發(fā)方式。

2001年TI 公司又公布了BOOTSTRAP LOADER技術(shù)，利用它可在燒斷熔絲以后只要幾根線就可更改并運(yùn)行內(nèi)部的程序。這為系統(tǒng)軟件的升級提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令可達(dá)到 32個(gè)字節(jié)的長度。

TI公司在2002年底和2003年期間又陸續(xù)推出了F15x和F16x系列的產(chǎn)品。 在這一新的系列中，有了兩個(gè)方面的發(fā)展。一是從存儲器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB。二是從外圍模塊來說，增加了I2C、DMA、DAC12 和SVS等模塊。[3]

MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)

處理能力強(qiáng)

MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式(7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址)、簡潔的 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)存儲器都可參加多種運(yùn)算;還有高效的查表處理指令。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。

運(yùn)算速度快

MSP430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算)相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法(如 FFT 等)。

超低功耗

MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。

首先，MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM 保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在 MSP430 系列中有兩個(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)和DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器(32768Hz)，也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。

由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式(AM)和五種低功耗模式(LPM0~LPM4)。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá)2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可達(dá)0.1μA 。

片內(nèi)資源豐富

MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗(WDT)、模擬比較器A、定時(shí)器A0(Timer_A0)、定時(shí)器A1(Timer_A1)、定時(shí)器B0(Timer_B0)、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定時(shí)器(Basic Timer)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位;模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出 A/D 轉(zhuǎn)換器;16 位定時(shí)器(Timer_A 和 Timer_B)具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、 PWM 等;有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用;具有較多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入;10/12位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(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;能直接驅(qū)動液晶多達(dá) 160 段;實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換;硬件I2C串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展;以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。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。

另外，MSP430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需5μs。

方便高效的開發(fā)環(huán)境

MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片;對于 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 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺 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。[4]

MSP430單片機(jī)家族

MSP430x1xx系列

基于閃存或 ROM 的超低功耗 MCU，提供 8MIPS，工作電壓為 1.8V - 3.6V，具有高達(dá) 60KB 的閃存和各種高性能模擬及智能數(shù)字外設(shè)。

超低功耗低至：

0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內(nèi)快速從待機(jī)模式喚醒

器件參數(shù)：

閃存選項(xiàng)：1KB – 60KB ROM 選項(xiàng)：1KB – 16KB RAM 選項(xiàng)：512B – 10KB GPIO 選項(xiàng)：14、22、48 引腳 ADC 選項(xiàng)：10 和 12 位斜率 SAR 其它集成外設(shè)：模擬比較器、DMA、硬件乘法器、SVS、12 位 DAC[5]

MSP430F2xx系列

基于閃存的超低功耗 MCU，在 1.8V - 3.6V 的工作電壓范圍內(nèi)性能高達(dá) 16MIPS。包含極低功耗振蕩器 (VLO)、內(nèi)部上拉/下拉電阻和低引腳數(shù)選擇。

超低功耗低至：

0.1μA RAM 保持模式 0.3μA 待機(jī)模式 (VLO) 0.7μA 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式 220μA/MIPS 工作模式 在 1μs 之內(nèi)超快速地從待機(jī)模式喚醒

器件參數(shù)：

閃存選項(xiàng)：1KB – 120KB RAM 選項(xiàng)：128B – 8KB GPIO 選項(xiàng)：10、16、24、32、48、64 引腳 ADC 選項(xiàng)：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外設(shè)：模擬比較器、硬件乘法器、DMA、SVS、12 位 DAC、運(yùn)算放大器[6]

MSP430C3xx系列

舊款的 ROM 或 OTP 器件系列，工作電壓為 2.5V - 5.5V，高達(dá) 32KB ROM、4MIPS 和 FLL。

超低功耗低至：

0.1μA RAM 保持模式 0.9μA 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式 160μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內(nèi)快速從待機(jī)模式喚醒

器件參數(shù)：

ROM 選項(xiàng)：2KB – 32KB RAM 選項(xiàng)：512B – 1KB GPIO 選項(xiàng)：14、40 引腳 ADC 選項(xiàng)：14 位斜率 SAR 其它集成外設(shè)：LCD 控制器、硬件乘法器[7]

MSP430x4xx系列

基于 LCD 閃存或 ROM 的器件系列，提供 8-16MIPS，包含集成 LCD 控制器，工作電壓為 1.8V-3.6V，具有 FLL 和 SVS。低功耗測量和醫(yī)療應(yīng)用的理想選擇。

超低功耗低至：

0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內(nèi)快速從待機(jī)模式喚醒

器件參數(shù)：

閃存/ROM 選項(xiàng)：4kB – 120KB RAM 選項(xiàng)：256B – 8KB GPIO 選項(xiàng)：14、32、48、56、68、72、80 引腳 ADC 選項(xiàng)：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外設(shè)：LCD 控制器、模擬比較器、12 位 DAC、DMA、硬件乘法器、運(yùn)算放大器、USCI 模塊[8]

MSP430F5xx系列

新款基于閃存的產(chǎn)品系列，具有最低工作功耗，在 1.8V-3.6V 的工作電壓范圍內(nèi)性能高達(dá) 25MIPS。包含一個(gè)用于優(yōu)化功耗的創(chuàng)新電源管理模塊。

超低功耗低至：

0.1μA RAM 保持模式 2.5μA 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式 165μA/MIPS 工作模式 在 5μs 之內(nèi)快速從待機(jī)模式喚醒

器件參數(shù)：

閃存選項(xiàng)：高達(dá) 256KB RAM 選項(xiàng)：高達(dá) 16KB ADC 選項(xiàng)：10 和 12 位 SAR 其它集成外設(shè)：USB、模擬比較器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC[9]