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第二讲 MSP430单片 学习MSP430单片机推荐参考书 《MSP430系列超低功耗16位单片机接口技术及系 统设计实例》 北航出版社 魏小龙 编著 《MSP430系列单片机C语言程序设计与开发》 北航出版社 胡大可 编著 《MSP430单片机C程序设计与实践》 北航出版社 曹磊 编著 《MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机》 北航出版社 胡大可 编著 第二讲 MSP430单片第二讲 MSP430单片机软件 1、 CPU内核组成： 16位的（ALU）算术运算单元 16个寄存器（PC、SP、SR、R4~R15） 指令控制单元 2、存储器组织结构 3、外围模块寄存器地址 它们被分配在相应的字模块或字节模块当中。分配在00-FFH中 为字节，分配在100-1FFH中为字。 4、寻址模式： 5、指令格式： 1）书写格式 标号 指令助记符 源操作数，目的操作数；注释 2）共有51条指令，其中有24条是模拟仿真指令。27条硬件指令 6、指令集说明：1）数据传送指令 2）数据运算指令 3）逻辑位 操作指令 4）跳转与程序流程控制类指令 5）多个指令仿真的宏 令 6）堆栈指针寻址 一、 MSP430单片机指令系统 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 4个特殊功能寄存器，12个通用寄存器。特殊功 能可操作的只有SR和SP SR：CPU状态寄存器 第二讲 MSP430单片 SR：CPU状态寄存器 一、 MSP430单片机指令系统 C 进位标志 Z 零标志 N 负标志 GIE 中断标志 它可以用指令改变 CPUOff CPU控制位 OscOff 晶振控制位 控制CPU的工作模式SCG0 控制系统时钟 SCG1 控制系统时钟 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 EXIT 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 #define C (0x0001) #define Z (0x0002) #define N (0x0004) #define V (0x0100) #define GIE (0x0008) #define CPUOFF (0x0010) #define OSCOFF (0x0020) #define SCG0 (0x0040) #define SCG1 (0x0080) /* Low Power Modes coded with Bits 4-7 in SR */ #ifndef __IAR_SYSTEMS_ICC /* Begin #defines for assembler */ #define LPM0 (CPUOFF) #define LPM1 (SCG0+CPUOFF) #define LPM2 (SCG1+CPUOFF) #define LPM3 (SCG1+SCG0+CPUOFF) #define LPM4 (SCG1+SCG0+OSCOFF+CPUOFF) /* End #defines for assembler */ 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 堆栈指针SP： 它是在系统调用子程序或进入中断服务程序时，保护 程序计数器PC。堆栈指针SP总是指向堆栈的顶部。 系统在压栈时，总是先将SP减2。然后在将要压栈的 容写入该单元中（RAM）。 系统弹栈时正好相反。 在对堆栈操作上有两中模式：隐式和显示模式。 一是系统对它操作；一是用户程序对它操作。 堆栈指针的起始地址是有高向低进行，不同的芯片其地 是不同的。 通用工作寄存器： 它是应用在大部分场合。它可以实现算术逻辑运算， 也可实现临时的暂存单元，可实现字操作和字节操作。 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 数据存储器：这是一个使用频率非常高的操作环境区域， 不同的芯片 他的可使用大小不同。一般称这 个区域叫做RAM区。 程序存储器：它是存放用户程序代码的区域，它分有三个 区域，中断向量区、用户程序代码区、引导程序 代码区。 在使用功能模块时的服务程序入口地址是已经安排好 的，只要用户根据需要使用了它，就将使用的中断入口地 址放在这里。而引导程序是芯片出厂后由厂家确定的，它 由JATG去访问，客户不能调用。而程序区可连续存放用 户程序或不连续存放用户程序，也存放用户数据。 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 指令格式：操作码 源操作数，目的操作数 ；注释 MSP430单片机的寻址方式： 例：MOV #1234H，R11 ；目的操作数寄存器寻址 MSP430的源操作数的访问可有7种方式。其中源 操作数可用全部的7种寻址方式，而目的操作数只有4种 寻址方式。 所谓寻址就是在操作的过程中是如何使用不同的方 式来确定操作数的地址，它包扩源操作数和目的操作数。 7种寻址方式分别是： 寄存器寻址、变址寻址、符号寻址、绝对寻址、间 接寄存器寻址、间接增量寻址、立即寻址。 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 1、寄存器寻址：操作数存放在通用寄存器中。 例：MOV #1234H，R11 ；目的操作数寄存器寻址 MOV R9，R11 ；源、目的操作数寄存器寻址 MOV R9，&220H ；源操作数寄存器寻址 2、变址寻址：通用寄存器中存放的源操作数的相对地址 指令： MOV[.B] X(Rn)，Y(Rn) ； 例：MOV 2(R8)，R11 ；源操作数变址寻址 MOV R9， 4(R8) ；目的操作数变址寻址 ADD @R9， 4(R10) ；目的操作数寄存器寻址 MOV 2(R9)， 4(R8) ；源、目的操作数变址寻址 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 3、符号模式寻址，它的地址是通过编译后系统安排，这 种指令在使用上也可以对固定的符号（如外部模块定义 的符号也可使用）该标号的地址是紧跟在上一个语句之 后。一般用于指令跳转，也可用于数据操作。 指令： MOV EDE，TONI ； 例：MOV.B R8，LOOP0 ；目的操作数符号寻址 MOV TAB，R8 ；源操作数符号寻址 ADD TAB，&410H ；源操作数符号寻址 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 4、绝对寻址: 它不同于上面的标号，它使用绝对地址 符号ASEG地址或固定的外围模块地址。 指令： MOV &EDE，&TONI ； 例1：MOV #1234H，&LOOP0 ；目的操作数符号寻 MOV &TAB，R8 ；源操作数符号寻址 ADD TAB，&410H ；目的操作数符号寻址 MOV.B &220H, R5 ；源操作数符号寻址 例2： Reset MOV #1234H，R6 AAA MOV R5 ，R8 SUB &AAA，&Reset 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 5、间接寻址： 它与寄存器寻址很相似，不同的是寄存 器存放的不是操作数而存放操作数的地址。使用时用@表 示是间接寻址。这种寻址模式只对源操作数有效。 指令： MOV @R10，2(R11) ； 例：MOV.B @R8，&220H MOV @R5 ，4（R8） ADD @R5 ，&AAA MOV @R5 ，R8 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 6、间接增量寻址：与上述基本一致，但对目的操作数 不能用。 指令： MOV @R10+，2(R11) ； 指令按间接寻址执行后，R10自动指向下一数据 (R10+2→R10)。加1还是加2，需根据执行的是字操作还 是字节操作。 例： SUB.B @R8+，&220H MOV @R5+ ，4（R8） MOV @R5 +，&AAA ADD @R5+ ，R8 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 MSP430单片机的寻址方式： 7、立即寻址：又叫立即数寻址。但对目的操作数不能用 指令： MOV #1234H，2(R11) ； 例：MOV.B #12H，&220H MOV #1234 ，4（R8） ADD #2345H ，&AAA MOV #2345H ，R8 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 中断向量地址 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 指令传送方向 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 汇编指令： 1. 数据传送指令： 例： MOV #1234，R5 MOV #EDE, R10 ; 注：要事先对EDE定义才能用 CLR R6 CLR.B &EDE ; 对字节操作 MOV #8912H, R10 MOV #8912H, 210H SWPB R7 PUSH R9 POP R13 MOV 数据传送 CLR 清除目的 POP 从目的弹出到目的中 PUSH 将字压入堆栈 SWPB 字节交换 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 汇编指令： 2.数据运算指令：加法指令： ADC 进位位加目的ADD 源加目的 ADDC 带进位位源加目的 DADC、DADD 十进制 INC 、INCD、 减法指令：SUB、SUBC、DEC、DECD SBC 、CMP、TST 注意：减法没有十进制运算指令。 例: ADD @R13, 0(R12) ADC 2(R12) 注意:当运算后都会引起SR中的某些标志位变化,你可 以用判断这些标志位来控制程序的去向. 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 汇编指令： 3.逻辑运算与位操作类指令 逻辑运算：AND 源与目的与 BIC 对位清零 BIS 对位置位 BIT 测试位 XOR 源与目的异或 RLA 算术左移 RRA 算术右移 RLC 通过进位位算术左移 RRC 通过进位位算术右移 INV 目的求反 位操作： CLRC、CLRN、CLRZ、DINT、EINT SETC、SETZ、SETN 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 汇编指令： 4. 跳转与程序流程的控制指令： BR 无条件在64K空间的长转移指令 CALL 子程序调用 JC/JHS JZ/JEQ JGE、JL、JMP JLO JN、JNC、JNE/JNZ RET、RETI、NOP 注：以上的控制要根据不同的条件来进行（如根据测试或 运算指令，比较指令等。） 第二讲 MSP430单片一、 MSP430单片机指令系统 汇编指令： 4. 跳转与程序流程的控制指令： 例: BR EXEC ;转移到EXEC包含的地址中 BR @R5 ;转移到R5指向的地址中 CALL R5 CALL EXEC CMP #15,R5 JHS LABEL BIT #10H,&P0IN JC PROGA 第二讲 MSP430单片二、 MSP430单片机汇编程序 源语句格式： 它包括汇编伪指令、汇编指令、宏伪指令、以及注释。 书写格式 [标号] [:] (伪)指令助记符 [操作数1]， [操作数2] [；注释 解释：标号是可选项，最多32个字符，它适用所有汇编语 言和大多数汇编语言伪指令 。 助记符，它紧跟标号后面，它不能写在第一列。它包括 （机器指令助记符、汇编伪指令等） 操作数：前缀符号&、#、@、常数（二进制 B、八进制 十六进制 H、十进制）字符常数（用单引号，8位ASCI 码）,表达式常数，符号。 第二讲 MSP430单片二、 MSP430单片机汇编程序 汇编伪指令： 作用：1、将代码和数据汇编到的段中 2、在存储器中为未初始化的变量保留空间 3、控制汇编后列表文件的格式 4、初始化存储器 5、汇编条件块 6、定义全局变量 7、规定汇编器可以从中获得宏的库 8、产生符号化的调试信息 常用的汇编伪指令有: 模块控制伪指令、段控制伪指令、 数值分配伪指令、数据定义伪指令 第二讲 MSP430单片二、 MSP430单片机汇编程序 汇编伪指令： 1. 模块控制伪指令 模块的含义是功能不同，在模块内部可以定义不同 变量， 他们可以只是在内部有效，在外部失效。 模块要用一对说明的符号来定义，如： NAME ADD1 注：ADD1为模块的名子 ┇ ENDMOD 注：结束模块定义 上述只是定义一个模块。如果要定义一个集合的模块 参考书介绍。一般这种定义不常用。只有定义局部变量时 才用到它。 第二讲 MSP430单片 汇编伪指令： 2. 数值分配伪指令 它主要用语对符号的数值定义。以下是常见的定义: EQU 在当前模块中赋予一个永久的值。 = 意义同上 DEFINE 在多个模块环境下，定义一个在整个文 件中都有效的值。 sfrb和sfrw 是老的版本对功能模块寄存器的定义 DEFC 是新的版本对功能模块寄存器的定义 #define READ_ONLY DEFC 是新的版本定义只读功能模 寄存器使用方法： HHH EQU 200H HHH 标志符 200H 标志符值 二、 MSP430单片机汇编程序 第二讲 MSP430单片 汇编伪指令： 3. 段控制伪指令 它主要说明代码和数据的生成的位置，你以规定一个 段、设置特定的定位指针。你也可以插入一些填充字节用 以校准程序指针，和将程序指针定义对准偶地址上。 常用的有：ASEG 一个绝对段的开始 STACK 定义堆栈段 COMMON 定义公共段 ORG 设置特定的定位指针 ALIGN 插入一些填充字节用以校准程序指针 EVEN 插入对准偶地址 例如：有的汇编程序在头一条写： ORG 03000H 意思是它下下面的代码从3000H开始生成汇编代码。 二、 MSP430单片机汇编程序 第二讲 MSP430单片 汇编伪指令： 4. 数据定义伪指令 该指令可以在代码段空间内的任意位置上定义一些 预留空间，也可以将一些需要查表的数据定义在某个区 域上。注意的是这种定义都是一些常数值。下面是它的 指令含义： DL 定义一个32位常数 DW 定义一个16位常数 DB 定义一个8位常数 DF 定义一个32位符点常数 DS 定义一个N个字节单元 二、 MSP430单片机汇编程序 例如：定义10字节单元 table DS 0xA 第二讲 MSP430单片 汇编程序设计方法技巧： 二、 MSP430单片机汇编程序 汇编语言程序设计是一个综合性很强的一门艺术，它 许需要掌握芯片性能和使用方法，更多的要掌握一些外围 电子电路以及开发的目的和意图等多方面的知识，限于篇 幅 ，在这里只介绍有关如何优化程序结构和组织指令和 编写方面的技巧。 用汇编语言编写程序的几大步骤： 1、确定算法和思路，一般思路可用流程图去体会能 否实现。 2、确定数据量，主要是工作单元的数据量，以确定 分配存放的单元。这里对芯片的选型很重要。 3、确定使用的功能模块，主要根据实现的目标而定。 4、确定使用的符号变量，标注符号的含义。 5、按汇编指令要求编写汇编指令 第二讲 MSP430单片二、 MSP430单片机汇编程序 编写程序的原则： 尽量节省RAM，缩短指令长度，提高运行效率。常 见的汇编指令结构： 1、顺序结构 2、散转结构 3、循环结构 4、选择结构 除此之外，熟悉有关外围电路的特性也是必要的。 第二讲 MSP430单片 顺序结构：所谓顺序结构就是CPU执行完了一条指令再 执行紧挨着的下一条指令。它是没有跳转指 令，一般是连续的MOV指令。 编写程序的原则： 二、 MSP430单片机汇编程序 散转指令：它是一些查询判断后执行一些相应功能后又 返回到入口，一般它根据执行的一些运算或执 行一些事件（如中断）等。一般这种结构是一 些在主程序的大的循环。 循环结构：循环结构在程序设计中占有相当重要的地位。 它的结构类似高级语言的WHILE和DO WHILE 中的循环语句相同，在循环结构常使用判断语 句来确定程序的走向，当不满足或满足时可进 入循环主体或离开循环主体。 第二讲 MSP430单片 编写程序的原则： 二、 MSP430单片机汇编程序 循环结构：下面的一段循环结构是一个延时子程序： MOV #60000，R5 LOOP DEC R5 JNZ LOOP 注：每个指令为1个周期，共用60000*3个指令周期 选择结构：这是对某个条件，或多个条件进行测试后去执 行一个指定的流程。在这个结构中一般常自定 一些标志位，它代表一定的物理含义，通过对 它的改变来决定程序执行对应的功能。也可能 通过运算表达式的结果来选择处理功能。 第二讲 MSP430单片 编程基础： 三、 MSP430单片机程序设计 1、C语言的数据类型 常使用8位、16位、32位、64位，同时分有无符号之 例如：特殊功能寄存器变量sfrb、sfrw，它直接定义在 片内。要大写。 无符号整数 char 、unsigned int、 unsigned long 有符号整数 int 、long ; 浮点数 float 。 2、C430的配置 由于430各芯片上的差异430要进行特性配置。你也 可根据需要去修改这些配置文件。 第二讲 MSP430单片 编程技巧： 1、主函数的建立 2、变量类型的定义 3、程序设计结构 1）条件语句 2）开关语句 3）循环语句 4）返回语句 4、常用的MSP430 C语言库函数 数 学 类： math.h 字符串处理类：string.h 使用举例： void *memmove(void *s1,const void *s2,size_t n) s1: 目的指针，也可做返回值（内部有返回指针） s2: 源指针 n：复制个数 5、混合编程技巧 三、 MSP430单片机程序设计 第二讲 MSP430单片 混合程序模块设计： 1、汇编文件名后缀为.s43 一般为了提高运行效率，提高代码效率或直接控制外 围芯片接口，可采用一段汇编指令来完成。这就需要采 在C语言嵌套汇编语言混合编程，在混合编程中，不同的 MSP430编译环境使用的方法不同，参数的传递也不一样 这里介绍的IAR的环境参见设计实例。 2、 C程序文件名后缀为.c 为了提高程序的可读性或在程序调试上的方便，往往 将一些功能相类姒的子程序放到一个文件中供主程序调用 例如：程序初始化，功能模块，常用的运算子程序，对这 些子程序有些不涉及外围芯片时还可生成库函数（如特殊 的功能计算），这样对编程维护修改都有好处，有些工作 也避免重复。 参见设计实例 三、 MSP430单片机程序设计 第二讲 MSP430单片 混合程序模块设计： 3、包含文件名后缀为.h 对程序使用的大量的常数、变量、数组、数据结构以 及函数的定义一般放在这里，一般对程序修改、对照检查 很方便。但注意：他们使用的局限性。参见设计实例。 三、 MSP430单片机程序设计 第二讲 MSP430单片 #include void main(void) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT IE2 |= BTIE; // Enable BT interrupt BTCTL = BTSSEL+BTIP2+BTIP1+BTIP0; P5DIR |= 0x02; // Set P5.1 to output direction _EINT(); // Enable interrupts for (;;) { _BIS_SR(CPUOFF); // Enter LPM0 _NOP(); // Required only for C-spy } } interrupt[BASICTIMER_VECTOR] void basic_timer(void) { P5OUT ^= 0x02; // Toggle P5.1 using exclusive-OR } 三、 MSP430单片机程序设计 第二讲 MSP430单片 三、 MSP430单片机程序设计 C文件 unsigned int varword; char varbyte; 汇编文件 PUBLIC ？ EXTERN varword EXTERN varbyte ？ MOV.B #00011H， varbyte MOV #01111H， varword 注意它们的长度！ 第二讲 MSP430单片 三、 MSP430单片机程序设计 #include extern unsigned int Swap(unsigned int); unsigned int result; void main(void) { WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; result=Swap(0x1234); while(1); } 在写一段由C调用的源程序 unsigned int Swap(unsigned int x) { return x; } 注：在编译时将Project/Options中ICC430/Iist/Assembly output file选中 学习MSP430单片机推荐参考书 第二讲 MSP430单片机软件