MSP430系列是一款具有精簡指令集的16位超低功耗混合型單片機。它包含馮諾依曼結構尋址方式（MAB）和數據存儲方式（MDB）的靈活時鐘系統，由于含有一個標準的地址映射和數字模擬外圍接口的CPU，MSP430為混合信號應用需求提供了解決方案。

1、MSP430優點

與熟知的采用復雜指令集的8位51系列單片機相比，16位精簡指令集的MSP430系列單片機的功能更強，運行速度更快。

（1）靈活的時鐘系統

時鐘系統是為電池供電的應用而特別設計的。一個低頻率時鐘直接由32kHz的晶振驅動（ACLK）。整合的高速數控振蕩器（DCO）作為用于CPU和高速外圍設備的主時鐘源。DOC的建立保持時間小于6μs。基于MSP430的高性能16位RISC處理器設計可以在很短的距離實現高效率的數據傳輸。

（2）嵌入仿真

MSP430設備本身具有專用仿真邏輯電路，通過JTAG口可以進行嵌入式仿真，不需要附加任何外圍電路，優點如下：支持全速執行、在線調試、設立斷點和單步跟蹤;在線調試設計與最終應用具有相同的特性;保護混合信號的完整性，并且不受線路干擾。

（3）地址空間MSP430

馮諾依曼體系結構可以與特殊功能寄存器（SFRs）共享一個地址空間。代碼段存于偶地址，數據段訪問單位為字節或字，可擴展尋址空間到64KB。

2、MSP430低功耗運行模式原理

TI的MSP430是一個特別強調低功耗的單片機系列，尤其適用于采用電池供電的長時間工作的場合。

2.1、運行模式

圖1 ?MSP430工作模式狀態圖

MSP430系列為超低功耗應用軟件設計，其工作模式狀態如圖1所示，基本時鐘系統操作模式如表1所列。運行模式要考慮到三個不同的需求：低功耗;速度和數據的吞吐量;單個外圍設備電流消耗的最小限度。

表1 ?MSP430x1xx基本時鐘系統操作模式

MSP430典型電流消耗如圖2所示。

圖2 ? 13x和14x設備對運行模式的典型電流消耗圖

在狀態寄存器中，用CPUOff、OSCOff、SCG0和SCG1位配置低功耗方式0～4。含以上方式控制位的優點是在中斷服務程序中，當前工作狀態可以保存在堆棧之上。如果在中斷服務程序期間SR值未改變，那么程序溢出返回到先前工作狀態。利用在中斷服務程序內堆棧SR值，程序溢出能返回到不同的工作狀態。模式控制位和堆棧能被任何指令訪問。

當設置任一種模式的控制位時，被選擇的工作狀態立刻響應。如果時鐘未被激活，用任何禁用時鐘操作的外圍設備都禁用，而且外圍設備也可通過設置自身控制寄存器禁用。所有的I/O端口引腳和RAM/寄存器不被改變，所有的中斷都可實現喚醒功能。

2.2、進入和退出低功耗模式

從任何低功耗運行模式啟動的中斷事件都可激活MSP430。①進入中斷服務程序。PC和SR被儲存在堆棧后，CPUOff、SCG1和OSCOff自動復位。②從中斷服務程序返回的選擇。原SR從堆棧取出，恢復原來的工作狀態。當RETI指令執行時，儲存在堆棧的SR位，在中斷服務程序返回到一個不同的工作狀態期間內，可被修正。

可利用低功耗模式延長使用壽命，因為延長低功率模式周期可使DCO禁用，這時DCO的負溫度系數應當考慮。如果溫度改變很大，在喚醒模式的DCO頻率會與進入低功耗模式時有顯著的不同，并且有可能超過工作范圍。為避免以上情況，DCO在進入能夠擴展周期時間的低功耗模式前設置為最低值，低功耗模式的溫度可改變。

2.3、低功耗應用原理

通常，降低功耗最重要的因素是應用MSP430時鐘系統，最大化LPM3的時間。當實時時鐘功能和所有中斷被激活時，典型的LMP3電流消耗少于2μA。32kHz晶振用于ACLK的時鐘，DCO用于CPU激活后的突發短暫運行。其他低功耗應用的原則如下：

①利用中斷激活處理器控制程序流程;

②利用低功耗綜合外圍模式代替軟件驅動功能;

③計算分支和快速查表用來代替標志位測試產生的分支和冗長的軟件計算;

④避免由于開銷造成的頻繁子程序和函數調用;

⑤在冗長的軟件計算中，采用單循環CPU寄存器;

⑥盡可能直接用電池供電;

⑦對外圍電路進行電源管理。

3、MSP430應用舉例

應用一，利用MSP430系列設備實現智能水表方案。

應用TIMSP430單片機為主控芯片，家用儀表總線TSS721作通信，由它將各種信息輸入主控系統。水表能按照用戶預付費自動開閥供水，如果購買水量用盡，即自動關閥，中斷水的供應。液晶顯示器標志位提示用戶購水，以此實現預付費控制，達到“先買水，后用水”的目的。可以通過系統管理軟件，將水表的運行狀況顯示出來，從而大大節省了物業管理和供水部門的人力、物力、財力，提高管理效率。系統原理如圖3所示。

圖3 ?智能水表方案系統原理圖

應用二，利用MSP430實現智能暖氣表方案。

采用MSP430F133單片機，P6.0/P6.1作為進出水溫度檢測，P1.0口用于流量檢測，P1.1口和P1.X進行電源管理（打開或者關閉單片機外圍電路的電源），P2.0口和P2.1口連接報警電路，P2.4口和P2.5口連接MBUS721A和RS485接口進行數據通信，P3、P4和P5口直接驅動LCD或與LCD顯示模塊相連。此方案實現的儀表是用來顯示和測量各種供熱管道的累計熱能、流量的瞬時值、累計值、進水溫度和回水溫度的智能測量儀表。原理如圖4所示。

圖4 ?智能暖氣表方案系統原理圖

傳統單片機在靜態時候的功耗大，無法滿足在一些低功耗、電池供電系統、掌上系統設計中的要求，而低功耗的MSP430系列設備填補了這一空缺。現在MSP430系列設備在能量表、智能傳感、便攜式儀器等領域中被靈活使用。