浅析MSP430系列单片机的功能框图

tiankai001

浅析MSP430系列单片机的功能框图 [复制链接]

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MSP430系列单片机是一款非常有特色的单片机，正如MSP430单片机的宣传语：超低功耗是MSP430单片机的DNA。所以它在超低功耗方面的应用非常广泛。

对于MSP430系列单片机，它的技术文档也是很有特色的。例如我们选择了一款MSP430F6723单片机，如果想要详细了解它的性能，首先我们要阅读MSP430F6723的数据手册，然后根据这个数据手册中的功能模块，去查阅MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南中相对应的功能模块。

而对于MSP430单片机的功能框图，则可以看做是这两种手册之间的一个简单有效的联系纽带。针对某一款具体型号的单片机，TI都给出了功能框图，功能框图主要包含了该单片机的外部接口，所有功能模块及其相互联系。

我们以MSP430F672x和MSP430F673x系列的功能框图为例来做一个简要分析。下图是MSP430F672x和MSP430F673x系列单片机的功能框图。

首先我们来看一个这个框图，整个框图分为方框内和方框外两部分，我们可以看到，方框外的部分主要是各种端口，例如晶振接口，电源接口，I/O端口等。这些是单片机与外围电路直接相连接的部分。而方框内的部分，主要是各种功能模块，这一部分不会与外围电路直接相连。

为了分析方便，我在功能框图中加了很多序号，我们就以这些序号为顺序来一一介绍。

1、晶振接口

我们可以看到，图中直接标了32KHz，什么意思呢？当然是建议我们接一个32.768的晶体了。因为这款单片机内部有DCO（数控振荡器），所以一般情况下，晶振引脚接一个32.768Hz的晶振就足够了。至于单片机运行时的CPU的主频，可以通过DCO来配置，最高可配置为25MHz的主频。而这个32.768KHz的晶体主要作为辅助时钟，用在RTC等対时钟精度要求比较高的场合。

2、统一时钟系统（UCS）

这是MSP430系列单片机的一大特色，它用内部集成的时钟系统取代了早期的系统时钟。（注意哦，时钟系统和系统时钟虽然只是两个词语的前后顺序颠倒了一下，但是区别可就大了去了，具体有什么区别，我们放在以后单独说，今天就不详细说了）。我们可以看到，时钟系统能够输出三种时钟：MCLK，ACLK，SMCLK。关于这三种时钟，其用途各有不同，我们注意看图中的MCLK，它是直接用箭头指向CPU模块的，也就是说，在这个单片机中MCLK只给CPU模块提供时钟，而不对其它功能模块提供。所以其它功能模块的时钟只能由ACLK或者SMCLK提供了。

   3、CPU及其工作寄存器

    从图中可以看出，所有功能模块最后都通过两根长长的箭头线连接到CPU模块（这两根箭头线就是我们常说的数据总线、地址总线），这个跟我们常说的CPU是单片机的真正核心是完全一致的。也就是说，所有的功能，都要在CPU的协调控制下才能实现。

    4、嵌入式仿真模块

    MSP430单片机都嵌入有仿真模块，这使得所有的MSP430单片机都可以实现在线仿真。

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  5、JTAG接口
     JTAG接口也就是仿真接口，JTAG是一种标准的仿真接口和协议，MSP430单片机遵循了这个标准。另外很多MSP430单片机也支持SBW仿真。（关于JTAG和SBW）。还有一点，JTAG里面有PJ口，这个口也是可以当做I/O端口使用的，不过有时候有一些使用限制。例如PJ1.1，它还可以作为注释中MCLK的输出端，用以给外部电路提供一个MCLK时钟。
      6、数字电源、地接口
     用以给MSP430单片机提供工作电压，这里有一点需要说明，MSP430单片机的工作电压一般是1.8~3.3V，同时还有一个内核电压Vcore，这个内核电压只是单片机内部使用，不与外界发生任何联系，它的连接一般建议连一个电容到地。

      7、模拟电源、地
      这个用于给模拟部分供电，如果不用的话，直接连到VCC，GND即可。

      8、辅助电源系统
      辅助电源系统一般用于主电源失效时，提供单片机能够继续工作的电源，一般这个功能不常用，不用的时候，可以接到VCC和GND。

     9、程序存储器FLASH
      这个主要是指程序存储空间，不同的单片机，其程序存储空间有所差别。另外这个空间里还包含一个信息存储空间，一般分为A、B、C、D四段，每段占用几十个到数百个字节，这部分主要用于保存掉电以后不丢失的数据。

      10、数据存储器RAM
      这里面存储单片机运行时的各种过程数据，掉电后不保存，上电后数据随机。

      11、系统控制模块SYS、看门狗、端口映射模块
      SYS负责整个系统各个模块之间的交互。
看门狗的功能大家都知道，不必多说。
端口映射控制器允许灵活的映射数字功能端口引脚。

      12、CRC16模块
      CRC16模块可以自动将输入的数据生成CRC16校验码，这对于程序设计中需要生成CRC16校验的人员来说，是一个福音，不用编写复杂的CRC校验码生成程序了。

      13、32位乘法器MPY32模块
      我们知道，单片机最擅长的是位运算，移位运算对于单片机来说最节省运行时间，而对于乘法、除法，是要耗费单片机的很长时间的，所以这个单片机内嵌了一个32位乘法器模块，我们只要把需要进行乘法运算的数据放入到相应寄存器中，这个乘法器模块就会自动帮助我们计算出结果，我们只要去相应的寄存器中取数据就可以了。

      14、P1，P2端口（PA端口）
      为什么既叫做P1，P2端口，又叫做PA端口呢？从图中就可以看出，P1，P2端口分别是两个8位的端口，而PA端口是一个16位的端口，所以，P1，P2端口整合在一起就成了PA端口。所以我们在编程的时候，如果想要控制P1.0端口，既可以用P1.0，也可以用PA.0来编程控制。
      另外这个单片机里面，P1和P2端口都具有端口中断功能。

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      15、P3，P4端口（PB端口）

      P3，P4端口分别是两个8位的端口，整合在一起就构成了PB端口。

16、P5，P6端口（PC端口）

      P5，P6端口分别是两个8位的端口，整合在一起就构成了PC端口。

17、P7，P8端口（PD端口）

      P7，P8端口分别是两个8位的端口，整合在一起就构成了PD端口。

     18、P9端口（PE端口）

      P9端口是一个只有4位的端口，也就是说PE端口只有4位。

      19、直接内存访问模块DMA

      直接内存访问(DMA)控制器模块将数据从一个地址传输到另一个地址，而无需CPU干预。从而大大加快了数据传送速度。

      20、增强型通用串口模块eUSCI_B0

      通用串口模块简写是USCI，而这个eUSCI多了一个字母e，这个字母e是enhanced，也就是说这个串口模块比普通串口模块更强大，不过这个eUSCI_B0模块只能用于SPI或者I2C，不能用作串口通信。

      这就给我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时提了一个醒，如下图所示，我们要看增强型串口模块的指南的SPI和I2C部分，不能看通用串口模块指南。

      21、增强型通用串口模块eUSCI_A0\A1\A2

      同样也是增强型的，只不过这个模块允许UART\irDA\SPI，不能用作I2C。。

      同样的，我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要看增强型串口模块的指南的UART、irDA和SPI部分，不能看通用串口模块指南。

     22、定时器Timer_A的TA1、TA2、TA3模块

定时器Timer_A一共有TA0、TA1、TA2、TA3这4个模块，但是TA1、TA2、TA3的功能是一样的，而TA0的功能有所不同，TA1、TA2、TA3都有2路捕捉/比较寄存器。

     我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要注意，MSP430不同的单片机的定时器是不一样的，有的是Timer_A，有的是Timer_B，有的是Timer_D，所以我们在查找本单片机的定时器功能说明时，要找Timer_A。

如下图所示。

23、定时器Timer_A的TA0模块

定时器Timer_A一共有TA0、TA1、TA2、TA3这4个模块，上面已经介绍了TA1、TA2、TA3，而TA0有3路捕捉/比较寄存器。

     同样的，我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要注意，要找Timer_A定时器的说明。

      24、实时时钟RTC_C模块

      单片机内有了实时时钟，只要确保单片机工作稳定，就可以随时给我们提供当前年、月、日、时、分、秒的数据。

      我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要注意，MSP430不同的实时时钟模块，有的是RTC_C，有的是RTC_A，有的是RTC_B，所以我们在查找本单片机的实时时钟功能说明时，要找RTC_C。

如下图所示。

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      25、参考电压模块

      这一模块的主要功能是为模数转换提供内部参考电压，可提供1.5V，2.0V，

2.5V的参考电压。

      26、液晶驱动模块LCD_C

     MSP430单片机的又一大特色就是有些单片机内部集成了LCD驱动模块，可以驱动段式液晶。本单片机就可以驱动多达320段液晶（8 MUX模式下），我们可以算一下，驱动一个数字需要8段液晶，那么320段液晶就是40个数字了，所以可以显示比较多的数字。（另外可以把一些固定的形状、汉字做成液晶段，这样也可以显示一些特定信息）

      我们看《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要注意，MSP430不同的液晶驱动模块，有的是LCD_C，有的是LCD_B，所以我们在查找本单片机的液晶驱动功能说明时，要找LCD_C。

如下图所示。

      27、模数转换模块ADC_10

      现在很多单片机内部都集成有模数转换模块ADC，MSP430单片机当然也不例外。

      不过不同的MSP430单片机内部集成的ADC模块也有不同，有的是12位的ADC，有的是10位ADC。

      查阅《MSP430x5xx和MSP430x6xx系列单片机用户指南》时要注意，如下图所示。

    28、模数转换模块SD24_B

     这是一个高精度的模数转换模块，一般不会使用。我也没用过，就不多说了，

    29、电源管理及电压监控模块

     电源管理、辅助电源管理，电压检测，低压差稳压器、电源监控等功能都在这一部分。

     30、内部总线

     数据总线、地址总线，由于MSP430单片机不支持存储空间扩展，所以数据总线和地址总线只在单片机内部运行。

最后来一个《MSP430F672x和MSP430F673x系列的功能框图》的总体说明图。

yongy1978

学习了，总结的真不错，赞一个

电容器

不错的总结，值得看，谢谢分享。

tiankai001

yongy1978 发表于 2019-1-11 19:55
学习了，总结的真不错，赞一个

不足之处，请多提建议

tiankai001

电容器 发表于 2019-1-14 09:06
不错的总结，值得看，谢谢分享。

有哪些不足的地方请提出来，我及时改进