MSP430單片機的發展

　　德州儀器1996年到2000年初，先后推出了31x、32x、33x等幾個系列，這些系列具有LCD驅動模塊，對提高系統的集成度較有利。每一系列有ROM 型（C）、OTP 型（P）、和 EPROM 型（E）等芯片。EPROM 型的價格昂貴，運行環境溫度范圍窄，主要用于樣機開發。這也表明了這幾個系列的開發模式，即：用戶可以用 EPROM 型開發樣機;用OTP型進行小批量生產;而ROM型適應大批量生產的產品。

　　2000 年推出了11x/11x1系列。這個系列采用20腳封裝，內存容量、片上功能和 I/O 引腳數比較少，但是價格比較低廉。

　　這個時期的MPS430已經顯露出了它的特低功耗等的一系列技術特點，但也有不盡如人意之處。它的許多重要特性如：片內串行通信接口、硬件乘法器、足夠的 I/O 引腳等，只有33x系列才具備。33x系列價格較高，比較適合于較為復雜的應用系統。當用戶設計需要更多考慮成本時，33x并不一定是最適合的。而片內高精度A/D轉換器又只有32x系列才有。

　　2000年7月推出了F13x/F14x 系列，在2001年7月到2002年又相繼推出F41x、F43x、F44x。這些全部是 Flash 型單片機。

　　F41x系列單片機有48個I/O 口，96段LCD驅動。F43x、F44x系列是在13x、14x的基礎上，增加了液晶驅動器，將驅動LCD的段數由3xx系列的最多120段增加到160段。并且相應地調整了顯示存儲器在存儲區內的地址，為以后的發展拓展了空間。

　　MSP430系列的部分產品具有Flash存儲器，在系統設計、開發調試及實際應用上都表現出較明顯的優點。TI公司推出具有Flash 型存儲器及JTAG 邊界掃描技術的廉價開發工具MSP-FET430X110，將國際上先進的JTAG技術和Flash在線編程技術引入MSP430。這種以Flash 技術與FET開發工具組合的開發方式，具有方便、廉價、實用等優點，給用戶提供了一個較為理想的樣機開發方式。

　　2001年TI 公司又公布了BOOTSTRAP LOADER技術，利用它可在燒斷熔絲以后只要幾根線就可更改并運行內部的程序。這為系統軟件的升級提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令可達到 32個字節的長度。

　　TI公司在2002年底和2003年期間又陸續推出了F15x和F16x系列的產品。 在這一新的系列中，有了兩個方面的發展。一是從存儲器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB。二是從外圍模塊來說，增加了I2C、DMA、DAC12 和SVS等模塊。

　　MSP430單片機的特點

　　處理能力強

　　MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數尋址、4 種目的操作數尋址）、簡潔的 27 條內核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算;還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。

　　運算速度快

　　MSP430 系列單片機能在25MHz晶體的驅動下，實現40ns的指令周期。16位的數據寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現乘加運算）相配合，能實現數字信號處理的某些算法（如 FFT 等）。

　　超低功耗

　　MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。

　　首先，MSP430 系列單片機的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM 保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

　　其次，獨特的時鐘系統設計。在 MSP430 系列中有兩個不同的時鐘系統：基本時鐘系統、鎖頻環（FLL 和FLL+）時鐘系統和DCO數字振蕩器時鐘系統。可以只使用一個晶體振蕩器（32768Hz），也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統時鐘系統產生 CPU 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關閉，從而實現對總體功耗的控制。

　　由于系統運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在實時時鐘模式下，可達2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可達0.1μA 。

　　片內資源豐富

　　MSP430 系列單片機的各系列都集成了較豐富的片內外設。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A0（Timer_A0）、定時器A1（Timer_A1）、定時器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅動器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定時器（Basic Timer）、實時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復位;模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設計出 A/D 轉換器;16 位定時器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數、時序發生、 PWM 等;有的器件更具有可實現異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現多機通信等應用;具有較多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入;10/12位硬件 A/D 轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps ，能夠滿足大多數數據采集應用;能直接驅動液晶多達 160 段;實現兩路的 12 位 D/A 轉換;硬件I2C串行總線接口實現存儲器串行擴展;以及為了增加數據傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430 系列單片機的這些片內外設為系統的單片解決方案提供了極大的方便。

　　另外，MSP430 系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統處于省電的低功耗狀態時，中斷喚醒只需5μs。

　　方便高效的開發環境

　　MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發手段不同。對于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發成功之后燒寫或掩膜芯片;對于 FLASH 型則有十分方便的開發調試環境，因為器件片內有 JTAG 調試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲器，因此采用先下載程序到 FLASH 內，再在器件內通過軟件控制程序的運行，由 JTAG 接口讀取片內信息供設計者調試使用的方法進行開發。這種方式只需要一臺 PC 機和一個 JTAG 調試器，而不需要仿真器和編程器。開發語言有匯編語言和 C 語言。

　　MSP430單片機家族

　　MSP430x1xx系列

　　基于閃存或 ROM 的超低功耗 MCU，提供 8MIPS，工作電壓為 1.8V - 3.6V，具有高達 60KB 的閃存和各種高性能模擬及智能數字外設。

　　超低功耗低至：

　　0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 實時時鐘模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內快速從待機模式喚醒

　　器件參數：

　　閃存選項：1KB – 60KB ROM 選項：1KB – 16KB RAM 選項：512B – 10KB GPIO 選項：14、22、48 引腳 ADC 選項：10 和 12 位斜率 SAR 其它集成外設：模擬比較器、DMA、硬件乘法器、SVS、12 位 DAC

　　MSP430F2xx系列

　　基于閃存的超低功耗 MCU，在 1.8V - 3.6V 的工作電壓范圍內性能高達 16MIPS。包含極低功耗振蕩器 （VLO）、內部上拉/下拉電阻和低引腳數選擇。

　　超低功耗低至：

　　0.1μA RAM 保持模式 0.3μA 待機模式 （VLO） 0.7μA 實時時鐘模式 220μA/MIPS 工作模式 在 1μs 之內超快速地從待機模式喚醒

　　器件參數：

　　閃存選項：1KB – 120KB RAM 選項：128B – 8KB GPIO 選項：10、16、24、32、48、64 引腳 ADC 選項：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外設：模擬比較器、硬件乘法器、DMA、SVS、12 位 DAC、運算放大器

　　MSP430C3xx系列

　　舊款的 ROM 或 OTP 器件系列，工作電壓為 2.5V - 5.5V，高達 32KB ROM、4MIPS 和 FLL。

　　超低功耗低至：

　　0.1μA RAM 保持模式 0.9μA 實時時鐘模式 160μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內快速從待機模式喚醒

　　器件參數：

　　ROM 選項：2KB – 32KB RAM 選項：512B – 1KB GPIO 選項：14、40 引腳 ADC 選項：14 位斜率 SAR 其它集成外設：LCD 控制器、硬件乘法器［7］

　　MSP430x4xx系列

　　基于 LCD 閃存或 ROM 的器件系列，提供 8-16MIPS，包含集成 LCD 控制器，工作電壓為 1.8V-3.6V，具有 FLL 和 SVS。低功耗測量和醫療應用的理想選擇。

　　超低功耗低至：

　　0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 實時時鐘模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之內快速從待機模式喚醒

　　器件參數：

　　閃存/ROM 選項：4kB – 120KB RAM 選項：256B – 8KB GPIO 選項：14、32、48、56、68、72、80 引腳 ADC 選項：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外設：LCD 控制器、模擬比較器、12 位 DAC、DMA、硬件乘法器、運算放大器、USCI 模塊［8］

　　MSP430F5xx系列

　　新款基于閃存的產品系列，具有最低工作功耗，在 1.8V-3.6V 的工作電壓范圍內性能高達 25MIPS。包含一個用于優化功耗的創新電源管理模塊。

　　超低功耗低至：

　　0.1μA RAM 保持模式 2.5μA 實時時鐘模式 165μA/MIPS 工作模式 在 5μs 之內快速從待機模式喚醒

　　器件參數：

　　閃存選項：高達 256KB RAM 選項：高達 16KB ADC 選項：10 和 12 位 SAR 其它集成外設：USB、模擬比較器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC