[原创] 【挑战Energia-ID0202A】TI-MSP430 valueLine 初探

北方   2017-12-22 11:08 楼主
2.1 在Lauchpad的入门产品线里就是MSP430G2系列,这里在网站上归类为valueLine。就是性价比最高的意思。当然,MSP432在更低的功耗下和性能均衡下,不放过MSP430,价格也在不断降低。所以,性价比是否最高还要看MSP432什么时候降价。
不过作为入门对象,是最好不过了。主要原因就是TI的RISC指令集。这个是ARM的是完全不同的,arm为了均衡,全部封装在CMSIS中,其实是一个非常大的RISC指令集。而针对MSP430的指令集其实恰到好处。某些牛牛闪闪的机构花了很长时间声称搞自己的CPU指令集,其实,从原理上讲根本没有难度,只是是否要去塌下心来做的事。当然从TI在后续的主流产品放弃了自有的RISC指令集,也可以看出,开发过程是没有门槛的,但是是否能推广,并被更多用户认可是另一回事。估计TI保留MSP430这个系列的最大原因,应该是坚守自己的指令集阵地。
这里涉及的指令集架构如图,
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这里只最传统的哈佛结构,并有TI的一些改进和功能精简。通过数据和指令总线进行数据的传输,外设其实也一起分享地址,不过是通过一个总线转换单元,转换成8位的总线。一部分纳入16位总线的,应该是DMA这样的高速外设。
对于时钟系统的选择,以及分频的设定,和其他芯片比不是那么丰富,但是已经足够选择和使用了。有些芯片使用的时钟种类至少5种,如低功耗时钟LPMT,实时时钟ROT,看门狗时钟WatchDog等,而且还有多个时钟源,这个在读文档和选择上其实更容易晕。所以,如果想先明白,从MSP430开始应该是最佳选择。
内存地址分配如图
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对于16位来说,确实是128K地址空间,对应于与32位的是4G。但是,包括blink这样的简单控制,或者如水位控制这样的自动控制,4k应该就非常充分了。
高位在前,低位在后,对应的每个bit的位置如下。
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在后续的说明中,其实可以看出,就是通过对具体某个地址的某个bit进行置位和更新,就形成了对各种功能的设置,因此,从这个角度说,理解这个地址分布是有必要的,至少可以理解整个的运行机制。有些采用FPGA进行编程和开发的工作,其实和这个很类似,就是直接落实到了具体的bit上的,至少用verilog等语句使开发者看不到这个过程。
2.2 系统说明(中断,运行模式等)
开机启动的reset有多种源,其中POR是最基本的硬件启动,还有软启动的模式。Reset实际上是给一个固定持续实际的电压脉冲,就进入启动模式。
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中断包括系统终端,可屏蔽终端和不可屏蔽中断。按照优先级访问,
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中断执行需要5-6个CPU时钟周期。中断向量表在位于 0FFFFh到 0FFC0h的地址空间。
运行模式,也就是MSP430最早占地盘的本事就是低功耗。在低功耗,全速模式和最小外设的情况下运行,功耗差别是非常大的。这个也是MSP430可以用在电池供电的的原因。
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但是实现低功耗,不是简单硬件支持就可以实现的,需要在时钟,程序以及中断选择上下足文章。应该更多是软件技术的体现。
TI专门提供了一个低功耗开发的编程文档,其中一个窍门还建议,完整系统启动和初始化后直接进入低功耗模式。然后等着用中断从睡眠中唤醒。当然,外设也可以唤醒的。

2.3 CPU
这个CPU不用分页,可以直接访问。RISC只有27个指令语句,每句只需要一个CPU周期。可以位访问,也可以快速内存直接数据传输。
包括PC,SP,SR等CPU寄存器,地址访问模式也比较全。
在升级版的MSP430还有CPUX功能,就是扩展CPU指令,可以不分页访问到1MB的地址空间。最主要的是地址位扩展到20位的结果。

2.4 时钟
总共有4个时钟源,有外部的高速时钟和低速时钟,内部的高速时钟和低速时钟。外部时钟会更精确,内部会使用更方便。但在编程上是区分不大的,更多是关系到性能。参考下图,
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2.5 DMA
DMA是不经过CPU的直接数据访问,最多可以有个3个通道。地址可以是固定地址,也可以说是地址对地址的传输等。
传世有6种传输模式,可以是单个传输,也可以是块传输等。块传输的逻辑图如下,
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2.6 其他外设
FLASH的读写,GPIO的读写,SPI,I2C,UART, ADC10/DAC12,ADC12提供10位和12位精度模数转换,高精度的数模转换采用SD16/SD24。还有watchDog,比较器CA,电压监测SVS,硬件乘法加速器器等。这些都是按照一定的逻辑对内存和寄存器进行位操作的结果。
了解这些功能,对于使用程序中的对应的初始化和执行过程是有帮助的。



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