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2021年05月31日 | MSP430F14x的内部结构（2）
2021-05-31 来源：eefocus
简介：本章主要讲解MSP430F14x的内部结构，主要包括以下内容：
1、MSP430F14x的系统时钟
2、MSP430F14X内部结构概述
3、MSP430F14x的CPU
4、MSP430F14x的硬件乘法器
1，MSP430F14x的CPU
MSP430系列单片机的CPU采用16位精简指令系统，集成有16位寄存器和常数发生器，能够发挥代码的最高效率。外围模块通过数据、地址和控制总线与CPU相连，CPU可以很方便的通过所有对存储器的指令对外围模块进行控制。
2，MSP430的主要特性：
※RISC指令集，27条内核指令和7种寻址模式；
※寄存器资源丰富；
※寄存器操作为单周期；
※16位地址总线；
※常数发生器；
※直接的存储器到存储器访问；
※位，字和字节操作方式。
3，MSP430单片机内部由一个16位的ALU（算数逻辑单元）、16个寄存器和一个指令控制单元构成。
16个寄存器中有4个为特殊用途，他们分别是：程序寄存器、堆栈指针、状态寄存器和常数发生器。
R4-R15作为通用寄存器，而且都是单周期读取的，操作非常快。它们可以进行算术逻辑运算，也可以作为临时的暂存单元；可以字操作，也可以字节操作。与80C51相比，MSP430没有累加器A，所以，在MSP430中R4-R15都可以作为累加器，也就是去掉了累加器这个单元。
然后ALU算数逻辑单元，首先位宽是16位的，比8位的就大了1倍。然后就是数据总线和地址总线是分开的，加快了指令的执行速度。所以，它的速度要比8051快很多。
其次呢，硅面积比8051小30%，可以使它的功耗更低。并且该款CPU在设计时，就考虑到C语言的问题，可以说是，专门为C语言开发的CPU。可以说，与51相比，做同样的事情，用MSP430可以写更少的代码，用更少的周期。
程序流程通过程序计数器控制，而程序执行的现场状态体现在程序状态字中。
4，程序计数器PC/R0
程序计数器是MSP430 CPU中最核心的寄存器，根据其操作数的多少，其指令长度分别为1、2或3字长。程序计数器指示出下一条即将执行的指令的地址。程序计数器PC的内容总是偶数，指向偶字节地址。程序计数器PC可以像其他寄存器一样用所有指令和所有寻址方式访问，但对程序寄存器的访问必须以字为单位，否则，会清除高位字节。程序计数器PC的变化轨迹决定程序的流程，程序计数器PC的宽度决定了存储器可以直接寻址的范围。MSP430的程序计数器是16位的计数器，最多直接寻址的存储空间高达64KB。
5，堆栈指针
系统堆栈在系统调用子程序或进入中断服务程序时，能够保护程序计数器PC，然后将子程序的入口地址或者中断矢量地址送程序计数器，执行子程序或中断服务程序。子程序或者中断服务程序执行完毕，遇到返回指令时，将堆栈的内容送到程序计数器中，程序流程又返回到原来的地方，继续执行。此外，堆栈可以在函数调用期间保存寄存器变量。局域变量和参数等。
堆栈指针SP总是指向堆栈的顶部。系统在将数据压入堆栈时，总是先将堆栈指针SP的值减2，然后再将数据送到SP所指的RAM单元。将数据从堆栈中弹出正好与压入过程相反，先将数据从SP所指示的内存单元取出，再将SP值加2。
6，状态寄存器SR/R2
状态寄存器记录记录程序执行过程的现场情况，在程序设计中有相当重要的地位。
MSP430的状态寄存器为16位，目前只用到前9位。
状态寄存器各位的含义，见状态寄存器说明表。
分别为：第0位，进位标志；第1位，零标志；第2位，负标志；第3位，中断控制位；第4位，置位CPUOFF；第5位，置位OscOFF；第6位，SCG0置位；第7位，SCG1置位；第8位，溢出标志。
7，常数发生器CG1,CG2/R2，R3
在16位寄存器中R2和R3为常数发生器，经常使用的常数可以用常数发生器产生，而不必占用一个16位字。利用CPU的27条内核指令配合常数发生器可以生成一些简洁高效的模拟指令，这样使CPU变的异常简单。我们来看这张表格，可以看到，常数发生器所用常数的数值由寻址位As来定义。
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