微機原理與接口技術實驗指導書

單片機原理與應用實驗指導書嘉興學院南湖學院PAGE1緒論該課程為電子信息類專業(yè)，尤其是電氣工程及自動化、電子信息工程、自動化、機電一體化專業(yè)的重要課程。是一門計算機硬軟件知識與數(shù)字信號處理知識相結合的課程。同學通過預習準備與上機操作練習，熟悉軟件開發(fā)方法，理解各種單片機系統(tǒng)的實現(xiàn)，并掌握單片機系統(tǒng)設計和實現(xiàn)方法。本實驗教學是高等院校電類專業(yè)為加強《單片機原理及應用》課程的理論學習而開設的綜合性實踐課程，它是根據(jù)有關實驗題目，設計相應程序，提供實驗的設備，同時也是對掌握有關實驗設備的選擇，操作使用的過程。因此所開設的每個實驗都有明確的目的和要求。MSP-EXP430G2LaunchPad（以下簡稱G2）是TI公司推出的1款MSP430開發(fā)板，它提供了具有集成仿真功能的14/20引腳DIP插座目標板，可通過SpyBi-Wire（2線JTAG）協(xié)議對系統(tǒng)內置的MSP430超值系列器件（G系列）進行快速編程和調試。PAGE38實驗一CCS使用實驗一．實驗目的1.了解CodeComposerStudio5.5軟件的操作環(huán)境和基本功能，了解MSP430的軟件開發(fā)過程。(1)學習創(chuàng)建工程和管理工程的方法。(2)了解基本的編譯和調試功能。(3)學習使用觀察窗口。(4)了解圖形功能的使用二．實驗原理CCS（CodeComposerStudio）是TI公司推出的“集成開發(fā)環(huán)境”IDE（IntergratedDevelopmentEnvironment）。所謂“集成開發(fā)環(huán)境”就是處理器的所有開發(fā)都在一個軟件里完成，包括工程管理、程序編譯、代碼下載、調試等功能。CCS支持所有TI公司推出的處理器，包括MSP430、ARMCortex系列、C2000和DSP。 1.開發(fā)MSP430應用系統(tǒng)一般需要以下幾個調試工具來完成：軟件集成開發(fā)環(huán)境(CodeComposerStudio5.5)：完成系統(tǒng)的軟件開發(fā)，進行軟件和硬件仿真調試。它也是硬件調試的輔助手段。開發(fā)系統(tǒng)：實現(xiàn)硬件仿真調試時與硬件系統(tǒng)的通信，控制和讀取硬件系統(tǒng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。 2.CodeComposerStudio5.5主要完成系統(tǒng)的軟件開發(fā)和調試。它提供一整套的程序編制、維護、編譯、調試環(huán)境，能將匯編語言和C語言程序編譯連接生成COFF(公共目標文件)格式的可執(zhí)行文件，并能將程序下載到目標板上運行調試。 3.用戶系統(tǒng)的軟件部分可以由CodeComposerStudio建立的工程文件進行管理，工程文件一般包含以下幾種文件：-源程序文件：C語言或匯編語言文件(*.ASM或*.C)-頭文件(*.H)-命令文件(*.CMD)-庫文件(*.LIB,*.OBJ)三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。 2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。2．啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.03．創(chuàng)建工程(1)創(chuàng)建新的工程文件首先，新建的工程會默認出現(xiàn)在之前選定的workspace文件夾中。點擊File?New?CCSProject，輸入Projectname：CCS_example，Outputtype：Excutable（可編譯執(zhí)行的，另一個可選項是Library），Device選擇MSP430G2553，最后選擇是“EmptyProject（withmain.c）工程建立后之后，自動生成了一堆文件，其中我們需要操作的就是main.c文件，編寫各種代碼，點擊保存后可激活“關聯(lián)跳轉”。關聯(lián)跳轉非常有用，可以按住CTRL+鼠標左鍵點擊任意函數(shù)，就會跳轉到該函數(shù)的引用位置，按可以回到原代碼位置。如果需要添加外部文件，注意好文件路徑和頭文件包含問題。雙擊打開main.c，輸入下列程序：(2)在工程文件中添加程序文件（可選操作）：在任何一個工程中，都包含main.c文件，還可以有很多其他文件。在ProjectExplorer樹形目錄中，可以通過新建或者直接COPY的方法增加文件夾或c文件、h文件。(3)編譯連接工程：程序編寫完成后，點擊即可開始編譯。根據(jù)圖中所示的編譯錯誤提示窗逐條修改錯誤。(4)運行調試：點擊行下載和仿真了，耐心等待后，得到仿真調試界面。完成后，代碼被下載到G2單片機里，點擊開始運行程序。(4)觀察數(shù)據(jù)：在仿真運行后，點擊ToolàGraphàSingleTime設置參數(shù)如下： 在斷點位置點擊右鍵，編輯斷點屬性。將Action改為RefreshAllWindows，這樣就可以連續(xù)更新波形。分別把DisplayDataSize設為1024和128的顯示效果五．實驗小結與思考題總結CCS編譯調試環(huán)境在使用上的特點，聯(lián)系其它使用過的編譯器，找出它們之間相似的功能。進一步掌握其它在實驗中沒有用到的功能選項和編譯、調試技巧六．實驗報告要求1．實驗目的2．實驗的基本原理3．實驗程序的主要部分4．實驗結果及問題分析

實驗二MSP430系統(tǒng)時鐘實驗一．實驗目的1.了解MSP430系統(tǒng)時鐘工作原理。2.掌握MSP430系統(tǒng)時鐘的配置方法。二．實驗原理現(xiàn)代單片機的制造工藝都差不多，靠電子元件本身節(jié)能的潛力非常有限。單片機的低功耗主要是依靠間歇工作實現(xiàn)的，而間歇工作的方法就是啟停系統(tǒng)時鐘。如果像普通51單片機那樣只有一個時鐘，關掉時鐘意味著單片機全面停工，節(jié)能的同時也沒法正常使用了。所以出于低功耗的需要，MSP430單片機工作的系統(tǒng)時鐘被分為了MCLK、SMCLK和ACLK三個，可以根據(jù)需要關閉其中的一個幾個或全部。MCU內需要時鐘的單元包括CPU和部分片內外設，三種時鐘的功能區(qū)別如下：1）MCLK：主時鐘（MainsystemClock）,專為CPU運行提供的時鐘。MCLK頻率配置的越高，CPU執(zhí)行的速度越快。雖然CPU速度越快功耗也越高，但高頻率的MCLK可以讓CPU工作時間更短。所以正確的低功耗設計并不是要盡量降低MCLK，而是在不用CPU時立刻關閉MCLK。在大部分應用中，需要CPU運算的時間都非常短，所以，間歇開啟MCLK（喚醒CPU）的方法節(jié)能效果非常明顯。2）SMCLK：子系統(tǒng)時鐘（Sub-mainClock），專為一些需要高速時鐘的片內外設提供服務，比如定時器和ADC采樣等。當CPU休眠時，只要SMCLK開啟，定時器和ADC仍可工作（一般待片內外設完成工作后觸發(fā)中斷，喚醒CPU去做后續(xù)工作）。3）ACLK：輔助時鐘（AuxillaryClock），輔助時鐘的頻率很低，所以即使一直開啟功耗也不大，當然關掉也是可以的。輔助時鐘可以供給那些只需低頻時鐘的片內外設，比如LCD控制器，還可用于產(chǎn)生節(jié)拍時基，與定時器配合間歇喚醒CPU。MCLK、SMCLK和ACLK三者關系用更形象的比喻就是主力部隊（MCLK）、先頭部隊（SMCLK）、警戒哨兵（ACLK）的關系。1）需要用主力部隊的時候不多，一般情況都處于休整狀態(tài)，以節(jié)約“給養(yǎng)”（功耗）。2）能只用先頭部隊解決的問題，就別動用主力，待先頭部隊完成自己的任務后，再請主力出馬。3）當沒有實際“敵人”的時候，主力部隊和先頭部隊都可以休整，但是要放上哨兵作為警戒，發(fā)現(xiàn)“敵人”可以隨時喚醒主力部隊。如圖，MSP-EXP430G2開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0接了LED（用跳線帽連接），下面我們將編寫一段代碼，通過長延時控制P1.0LED亮滅，可以通過按鍵改變DCO頻率，隨著DCO改變，LED亮滅頻率發(fā)生變化。原理：軟件延時的時長與時鐘頻率成反比，改變DCO頻率自然就會改變延時，從而引起LED閃爍頻率的變化。三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。(3)啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.0”2．實驗步驟僅使用MSP-EXP430G2開發(fā)板進行實驗插上P1.0和P1.6的LED跳線啟動CCS，打開4_KEY_LED_Change_DCO工程下載并運行仿真程序觀測LED閃爍頻率按鍵后，LED閃爍頻率變快每4次按鍵后，LED閃爍頻率變回初始狀態(tài)。3.源代碼/**Key_LED_Change_DCO.c*硬件描述：LaunchpadG2553開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0接了LED（用跳線帽連接）。*功能描述：LED依靠長延時閃爍，每次按下按鍵后，系統(tǒng)時鐘按1/8/12/16MHz循環(huán)改變，LED閃爍速度變化*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"http://在main()函數(shù)前提前申明子函數(shù)voidP1_IODect(); //P1口的外部中斷事件檢測函數(shù)voidP13_Onclick(); //P1.3按鍵的中斷事件處理函數(shù)voidGPIO_Init(); //GPIO初始化函數(shù)voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //關閉看門狗定時器 GPIO_Init(); //初始化GPIO _enable_interrupts(); //等同_EINT，使能總中斷 while(1) { __delay_cycles(1000000); //與CPU時鐘相關的長延時// __delay_cycles(100); //與CPU時鐘相關的長延時 P1OUT^=BIT0; //LED亮滅狀態(tài)改變 P1OUT^=BIT6; //LED亮滅狀態(tài)改變 }}/***************************************************************************名稱：GPIO_Init()*功能：設定按鍵和LED控制IO的方向，啟用按鍵IO的上拉電阻*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：無*范例：無*************************************************************************/voidGPIO_Init(){ //設定P1.0和P1.6的輸出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //設定P1.0為輸出 P1OUT|=BIT0+BIT6; //設定P1.0初值 //配合機械按鍵，啟用內部上拉電阻 P1REN|=BIT3; //啟用P1.3內部上下拉電阻 P1OUT|=BIT3; //將電阻設置為上拉 //配置P1.3中斷參數(shù) P1DIR&=~BIT3;//P1.3設為輸入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3設為下降沿中斷 P1IE|=BIT3;//允許P1.3中斷}/***************************************************************************名稱：PORT1_ISR()*功能：響應P1口的外部中斷服務*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：P1.0~P1.8共用了PORT1中斷，所以在PORT1_ISR()中必須查詢標志位P1IFG才能知道* 具體是哪個IO引發(fā)了外部中斷。P1IFG必須手動清除，否則將持續(xù)引發(fā)PORT1中斷。*范例：無*************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //啟用Port1事件檢測函數(shù) P1_IODect(); //檢測通過，則會調用事件處理函數(shù) P1IFG=0; //退出中斷前必須手動清除IO口中斷標志}/***************************************************************************名稱：P1_IODect()*功能：判斷具體引發(fā)中斷的IO，并調用相應IO的中斷事件處理函數(shù)*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：該函數(shù)兼容所有8個IO的檢測，請根據(jù)實際輸入IO激活“檢測代碼”。* 本例中，僅有P1.3被用作輸入IO，所以其他7個IO的“檢測代碼”沒有被“激活”。*范例：無**********************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除輸出IO的干擾后，鎖定唯一被觸發(fā)的中斷標志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延時一段時間，避開機械抖動區(qū)域 __delay_cycles(10000); //消抖延時 //判斷按鍵狀態(tài)是否與延時前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果該次按鍵確實有效{ //判斷具體哪個IO被按下，調用該IO的事件處理函數(shù) switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情況下均加上default }}}/***************************************************************************名稱：P13_Onclick()*功能：P1.3的中斷事件處理函數(shù)，即當P1.3鍵被按下后，下一步干什么*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：使用事件處理函數(shù)的形式，可以增強代碼的移植性和可讀性*范例：無**************************************************************************/voidP13_Onclick(){ //Freq僅在P13_Onclick()中使用，但是又需要退出函數(shù)時不被清除 staticunsignedintFreq=0; //靜態(tài)全局變量的典型應用場合 //變量從0~3循環(huán)移位 Freq++; if(Freq>3) Freq=0; //根據(jù)Freq的值，改變DCO設定頻率 switch(Freq){ case0: DCOCTL=CALDCO_1MHZ; BCSCTL1=CALBC1_1MHZ; break; case1: DCOCTL=CALDCO_8MHZ; BCSCTL1=CALBC1_8MHZ; break; case2: DCOCTL=CALDCO_12MHZ; BCSCTL1=CALBC1_12MHZ;break; case3: DCOCTL=CALDCO_16MHZ; BCSCTL1=CALBC1_16MHZ;break; default: break; }}五．實驗小結與思考題總結MSP430系統(tǒng)時鐘工作原理及配置方法。進一步掌握其它在實驗中沒有用到的功能選項和編譯、調試技巧。六．實驗報告要求1．實驗目的2．實驗的基本原理3．實驗程序的主要部分4．實驗結果及問題分析

實驗三MSP430中斷實驗一．實驗目的1.了解MSP430中斷工作原理。2.掌握MSP430中斷時鐘的配置方法。二．實驗原理如圖，MSP-EXP430G2開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0和P1.6接了LED（用跳線帽連接），下面我們將編寫一段代碼，兩個LED保持1亮1滅，每次按下P1.3后，LED交換亮滅狀態(tài)，要求不阻塞CPU。三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。(3)啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．實驗步驟僅使用MSP-EXP430G2開發(fā)板進行實驗插上P1.0和P1.6的LED跳線啟動CCS，打開5_Interrupt_Key_LED工程下載并運行仿真程序觀測初始時兩個LED的亮滅狀態(tài)每次按鍵后，兩個LED切換亮滅3.源代碼/**Interrupt_Key_LED.c*硬件描述：LaunchpadG2553開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0和P1.6各接了1個LED（用跳線帽連接）。*功能描述：按鍵按下的瞬間，兩個LED切換亮滅狀態(tài)*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"http://在main函數(shù)前提前申明函數(shù)voidP1_IODect() ;voidP13_Onclick();voidGPIO_init();voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //關狗 GPIO_init(); //IO初始化 _enable_interrupts(); //使能總中斷 _bis_SR_register(LPM3_bits); //休眠}/*******************************************************************************************************名稱：GPIO_Init()*功能：設定按鍵和LED控制IO的方向，啟用按鍵IO的上拉電阻*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：無*范例：無******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //設定P1.0和P1.6的輸出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //設定P1.0和P1.6為輸出 P1OUT|=BIT0; //設定P1.0初值 P1OUT&=~BIT6; //設定P1.6初值 //配合機械按鍵，啟用內部上拉電阻 P1REN|=BIT3; //啟用P1.3內部上下拉電阻 P1OUT|=BIT3; //將電阻設置為上拉 //配置P1.3中斷參數(shù) P1DIR&=~BIT3;//P1.3設為輸入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3設為下降沿中斷 P1IE|=BIT3;//允許P1.3中斷}/*******************************************************************************************************名稱：PORT1_ISR()*功能：響應P1口的外部中斷服務*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：P1.0~P1.8共用了PORT1中斷，所以在PORT1_ISR()中必須查詢標志位P1IFG才能知道* 具體是哪個IO引發(fā)了外部中斷。P1IFG必須手動清除，否則將持續(xù)引發(fā)PORT1中斷。*范例：無******************************************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //啟用Port1事件檢測函數(shù) P1_IODect(); //檢測通過，則會調用事件處理函數(shù) P1IFG=0; //退出中斷前必須手動清除IO口中斷標志}/*******************************************************************************************************名稱：P1_IODect()*功能：判斷具體引發(fā)中斷的IO，并調用相應IO的中斷事件處理函數(shù)*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：該函數(shù)兼容所有8個IO的檢測，請根據(jù)實際輸入IO激活“檢測代碼”。* 本例中，僅有P1.3被用作輸入IO，所以其他7個IO的“檢測代碼”沒有被“激活”。*范例：無******************************************************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除輸出IO的干擾后，鎖定唯一被觸發(fā)的中斷標志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延時一段時間，避開機械抖動區(qū)域 __delay_cycles(10000); //消抖延時 //判斷按鍵狀態(tài)是否與延時前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果該次按鍵確實有效{ //判斷具體哪個IO被按下，調用該IO的事件處理函數(shù) switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情況下均加上default }}}/*******************************************************************************************************名稱：P13_Onclick()*功能：P1.3的中斷事件處理函數(shù)，即當P1.3鍵被按下后，下一步干什么*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：使用事件處理函數(shù)的形式，可以增強代碼的移植性和可讀性*范例：無******************************************************************************************************/voidP13_Onclick(){ //翻轉IO電平 P1OUT^=BIT0; P1OUT^=BIT6; }五．實驗小結與思考題總結MSP430中斷工作原理及配置方法。進一步掌握其它在實驗中沒有用到的功能選項和編譯、調試技巧。六．實驗報告要求1．實驗目的2．實驗的基本原理3．實驗程序的主要部分4．實驗結果及問題分析

實驗四MSP430定時器實驗—基于PWM的LED調光一．實驗目的1.了解MSP430定時器工作原理。2.掌握MSP430定時器的使用方法。二．實驗原理1.定時器原理定時器在任何單片機中都具有極其重要的作用。我們都知道單片機是順序執(zhí)行指令，我們把CPU看成是人，一個每次只能干一件事的人。沒有定時器的幫助，人就會像在監(jiān)獄服刑一樣，早上起床，吃早飯，干苦力、放風、吃晚飯、睡覺、早上起床...偶爾有的變數(shù)就是有人探監(jiān)（外部中斷）?？膳碌氖?，如果吃飯時“耳背”，獄警喊停沒聽見，那作為犯人就必須一直吃下去，干苦力時出了岔子就更悲催了。定時器是什么呢？實際就是能夠對時鐘進行計數(shù)的計數(shù)器，類似我們的鬧鐘。定時器的出現(xiàn)才使單片機成為幾乎無所不能的完整的自由人。一個自由主人的一天是這樣的：1）起床：相當于main循環(huán)的起始。2）刷牙：相當于執(zhí)行各種inital操作，此task主人（CPU）必須親力親為，并且不能被其他事打擾。3）燒水：代表不需要人（CPU）一直干的task，主人灌好燒水壺后，只需打開灶臺火焰即可。不巧的是燒水壺并沒有水燒好的鳴響器（外設中斷），怎么辦？最傻的辦法是主人得一直盯著看燒水的全過程。但是有定時器，主人就不必要這么做了。因為燒好一壺水的時間基本是知道的，主人設定好鬧鐘就可以去看報紙（其他任務）或者打瞌睡了（休眠）。待鬧鐘響起，人去關火，泡咖啡...4）敲門：有訪客敲門相當于突發(fā)事件event。假設主人住在大莊園里，又恰巧沒有門鈴（外部中斷）怎么辦？難道要主人成天蹲在大門口嗎？不用，有定時器呢。假定訪客敲門都最少會敲5分鐘，主人將定時器設定為5分鐘響一次，每5分鐘去門口看一次，這樣就不會錯過客人來訪了。其他時間，主人可以打dota或者發(fā)呆。5）吃藥：假如主人每隔1小時需要吃藥一次，這相當于對時間要求嚴格的task，按理說這不就是用個鬧鐘就完了嗎。憋屈的是，主人只有1個鬧鐘，已經(jīng)用在“接客”上了，怎么辦？沒關系，主人可以數(shù)定時5分鐘的鬧鐘響了多少次，數(shù)夠12次就吃藥。類似的方法，主人可以數(shù)著鬧鐘的“節(jié)拍”處理其他對時間要求嚴格的task。6）有人來訪：好了，5分鐘去大門口看一次，真有訪客了。訪客分兩種情況，送快遞的（只需標記下，可以后續(xù)處理的event）或是上門拜訪的（需要立刻接待處理的event）。因為對于快遞包裹，主人驗貨收下即可（寫全局變量標志位），以后有時間再研究包裹內的物品。而上門拜訪的客人，主人立刻親自接待（中斷子函數(shù)，占用CPU）。7）客人賴著不走：客人腦子進水了說個沒完沒了（程序跑飛或外設錯誤），影響主人正常生活了，怎么辦？沒事，幸好有看門狗定時器在，每隔設定時間，必須喂狗（重置看門狗定時器），否則設定時間一到，看門狗該咬人了（重啟單片機）。主人的一天要重新開始了?？偨Y一下主人的一天，一個住著大莊園的主人，卻沒有仆人（有的話成雙CPU了）。還非常憋屈的沒有自動報警的燒水壺，莊園大門沒有門鈴，吃藥都沒有專人伺候。但是依靠鬧鐘（定時器），主人還是可以愜意的生活，有時間打dota，有時間打盹。甚至當“天下大亂”的時候，還有看門狗可以讓一天重來。定時器作為單片機中最有用的片內外設，就是為彌補CPU順序執(zhí)行程序這個“死腦經(jīng)”缺陷而量身定做的。學會使用定時器的思想，才算真正是單片機入了門。2.硬件原理如圖，MSP-EXP430G2開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.6為TA輸出口并接了LED（用跳線帽連接），下面我們將編寫一段代碼，通過按鍵改變PWM占空比，從而改變LED亮度。三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。(3)啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．實驗步驟僅使用MSP-EXP430G2開發(fā)板進行實驗插上P1.0的LED跳線啟動CCS，打開6_PWM_LED工程下載并運行仿真程序觀測初始時LED的亮度（滅）每次按鍵后，LED變亮每10次按鍵以后，LED恢復初始亮度3.源代碼/**PWM_LED.c*硬件描述：LaunchpadG2553開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.6各接了1個綠光LED（用跳線帽連接）。*功能描述：按鍵按下的瞬間，LED亮度變化。需調用TA_PWM庫函數(shù)。*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"#include"TA_PWM.h"voidP1_IODect();voidP13_Onclick();voidGPIO_init();voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //關狗 //初始化TA0為ACLK輸入，不分頻，通道1超前PWM，通道2關閉 TA0_PWM_Init('A',1,'F',0); TA0_PWM_SetPeriod(500); //設定PWM周期 GPIO_init(); //初始化GPIO _enable_interrupts(); //使能總中斷_bis_SR_register(LPM3_bits); //LPM3方式休眠}/*******************************************************************************************************名稱：GPIO_Init()*功能：設定按鍵和LED控制IO的方向，啟用按鍵IO的上拉電阻*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：無*范例：無******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //TA0_PWM_Init()自動設置TA口（P1.6） //配合機械按鍵，啟用內部上拉電阻 P1REN|=BIT3; //啟用P1.3內部上下拉電阻 P1OUT|=BIT3; //將電阻設置為上拉 //配置P1.3中斷參數(shù) P1DIR&=~BIT3;//P1.3設為輸入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3設為下降沿中斷 P1IE|=BIT3;//允許P1.3中斷}/*******************************************************************************************************名稱：PORT1_ISR()*功能：響應P1口的外部中斷服務*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：P1.0~P1.8共用了PORT1中斷，所以在PORT1_ISR()中必須查詢標志位P1IFG才能知道* 具體是哪個IO引發(fā)了外部中斷。P1IFG必須手動清除，否則將持續(xù)引發(fā)PORT1中斷。*范例：無******************************************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //啟用Port1事件檢測函數(shù) P1_IODect(); //檢測通過，則會調用事件處理函數(shù) P1IFG=0; //退出中斷前必須手動清除IO口中斷標志}/*******************************************************************************************************名稱：P1_IODect()*功能：判斷具體引發(fā)中斷的IO，并調用相應IO的中斷事件處理函數(shù)*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：該函數(shù)兼容所有8個IO的檢測，請根據(jù)實際輸入IO激活“檢測代碼”。* 本例中，僅有P1.3被用作輸入IO，所以其他7個IO的“檢測代碼”沒有被“激活”。*范例：無******************************************************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除輸出IO的干擾后，鎖定唯一被觸發(fā)的中斷標志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延時一段時間，避開機械抖動區(qū)域 __delay_cycles(10000); //消抖延時 //判斷按鍵狀態(tài)是否與延時前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果該次按鍵確實有效{ //判斷具體哪個IO被按下，調用該IO的事件處理函數(shù) switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情況下均加上default }}}/*******************************************************************************************************名稱：P13_Onclick()*功能：P1.3的中斷事件處理函數(shù)，即當P1.3鍵被按下后，下一步干什么*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：使用事件處理函數(shù)的形式，可以增強代碼的移植性和可讀性*范例：無******************************************************************************************************/voidP13_Onclick() //P1.3的事件處理函數(shù){ //Bright在函數(shù)執(zhí)行完后不能被清空，所以得設為靜態(tài)局部變量 staticunsignedintBright=0; //循環(huán)改變PWM占空比 Bright=Bright+40; if(Bright>=400) //占空比最大40%，更亮的區(qū)間視覺變化不明顯 Bright=0; TA0_PWM_SetPermill(1,Bright); //調用庫函數(shù)，更新PWM占空比 _nop(); }五．實驗小結與思考題總結MSP430定時器工作原理及配置方法。進一步掌握其它在實驗中沒有用到的功能選項和編譯、調試技巧。六．實驗報告要求1．實驗目的2．實驗的基本原理3．實驗程序的主要部分4．實驗結果及問題分析

實驗五MSP430看門狗實驗—呼吸燈一．實驗目的1.了解MSP430看門狗工作原理。2.掌握MSP430看門狗的使用方法。二．實驗原理1.WDT原理WDT（WatchDogTimer）俗稱看門狗，是單片機非常重要的一個片內外設。早期，普通51單片機內部沒有它，則有使用專門的外擴看門狗芯片。在電子產(chǎn)品中，被稱為“狗”的就是忠誠可靠的代名詞，比如電子狗（雷達測速狗）。什么是看門狗呢？看門狗實際就是一個定時器，只不過在定時到達時，可以復位單片機。這個功能對于實際工程應用中的產(chǎn)品非常有用。在很多應用中，單片機要經(jīng)年累月的連續(xù)工作，如果期間單片機由于各種意外死機（俗稱跑飛），則單片機就經(jīng)年累月的不工作了，有了看門狗，就可以避免這種意外的發(fā)生?？撮T狗的原理就8個字“定時喂狗，狗餓復位”：1）單片機都是循環(huán)工作的，比如完成整個循環(huán)所需時間最長不超過0.5秒，則可以把看門狗定時器的定時值設為1秒，在主循環(huán)中加入看門狗定時值清零的代碼（俗稱喂狗）。2）這樣一來，假如程序運行正常，則總會在看門狗定時器到點前“喂狗”，從而避免單片機復位。3）如果程序死機，則不會及時“喂狗”，單片機復位。復位后看門狗依然默認開啟，繼續(xù)守護著程序的正常運行。2.硬件原理呼吸燈就是亮度漸變的LED燈，普通LED可以用TA輸出PWM來控制亮度，通過WDT定時中斷來改變亮度，從而實現(xiàn)呼吸燈效果。如圖7.4所示，G2板可以利用P1.6（PWM輸出口）控制LED來實現(xiàn)呼吸燈。三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。(3)啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．實驗步驟僅使用MSP-EXP430G2開發(fā)板進行實驗插上P1.6的LED跳線啟動CCS，打開7_1_Breath_Lamp工程下載并運行仿真程序觀測LED的亮度隨時間的變化3.源代碼/**Breath_Lamp.c*硬件描述：P1.6(PWM輸出口）接了1個綠光LED（用跳線帽連接）。*功能描述：LED亮度隨時間漸漸變量又漸漸變暗，人稱“呼吸燈”。需調用TA_PWM庫函數(shù)。*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"#include"TA_PWM.h"#include"Breath_Lamp_Event.h"#include"Breath_Lamp_Global.h"#definePWM_PERIOD100voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //初始化TA定時器 TA0_PWM_Init('A',1,'F',0); //ACLK,不分頻，TA0.1輸出超前PWM TA0_PWM_SetPeriod(PWM_PERIOD); //設定PWM的周期 //初始化看門狗定時器 WDTCTL=WDT_ADLY_16; //WDT設為16ms定時器模式 IE1|=WDTIE; //使能寄存器IE1中相應的WDT中斷位 _enable_interrupts(); //使能總中斷 _bis_SR_register(LPM3_bits);}/***************************************************************************名稱：WDT_ISR()*功能：響應WDT定時中斷服務*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：WDT定時中斷獨占中斷向量，所以無需進一步判斷中斷事件，也無需人工清除標志位。*所以，在WDT定時中斷服務子函數(shù)中，直接調用WDT事件處理函數(shù)就可以了。*范例：無*************************************************************************/#pragmavector=WDT_VECTOR //WatchdogTimerinterruptserviceroutine__interruptvoidWDT_ISR(void){ WDT_Ontime();}五．實驗小結與思考題總結MSP430看門狗工作原理及配置方法。進一步掌握其它在實驗中沒有用到的功能選項和編譯、調試技巧。六．實驗報告要求1．實驗目的2．實驗的基本原理3．實驗程序的主要部分4．實驗結果及問題分析

實驗六MSP430鍵盤實驗—長短鍵識別一．實驗目的1.了解MSP430看門狗工作原理。2.掌握MSP430看門狗的使用方法。3.掌握狀態(tài)機建模編程思想。二．實驗原理1.狀態(tài)機原理有非常普遍的一類程序，事件的判斷不僅與當前輸入有關，還與之前的“積累效應”有關。比如，大家都知道計算機的鍵盤是能識別“長短鍵的”：1）當你短時間按下“a”時，屏幕上只顯示1個a。2）當你按住“a”一定時間后，屏幕上就開始以“瘋狂速度”顯示aaaaaaa...了。3）如果只考察任何瞬態(tài)，都是“A”鍵被按下，應該事件處理都是一樣的。但是，結果卻不是這樣。4）這說明，光判斷“A”鍵被按下是不夠的，還要看“A”鍵被按下多久，才能決定調用哪種事件處理函數(shù)。上面的這段描述，和數(shù)字電路中的時序邏輯電路非常像，電路的輸出不僅取決于當前輸入（A鍵按下），還與當前所處的狀態(tài)有關（A鍵被“短按”狀態(tài)和A鍵被“長按”狀態(tài)），要對這類應用進行高效編程，流程圖是不行的，需要用到傳說中的狀態(tài)機。狀態(tài)機（StateMachine），也叫有限狀態(tài)機（FiniteStateMachine），簡稱狀態(tài)機。狀態(tài)機的概念來源于時序邏輯電路，又細分為Mealy狀態(tài)機和Moore狀態(tài)機，兩者的區(qū)別在于是否只根據(jù)狀態(tài)就能得出輸出結果。單片機中借用了這兩種狀態(tài)機的思想，引申出“狀態(tài)中判斷事件”和“事件中查詢狀態(tài)”兩種單片機狀態(tài)機的編程方法。下圖是一個通用的狀態(tài)轉換圖框架，所有狀態(tài)機都可以基于該框架進行擴展，Event相當于事件檢測函數(shù)檢測出的事件，Action相當于事件處理函數(shù)。1）狀態(tài)中判斷事件對上圖中的狀態(tài)機進行編程，可以采用State狀態(tài)中判斷Event事件的方法。這種方法類似于Mealy型狀態(tài)機（不完全等同），即在switch語句中，還需判斷Event才能決定輸出的結果。2）事件中查詢狀態(tài)對上圖中的狀態(tài)機進行編程，也可以采用Event事件中查詢State狀態(tài)的方法。這種方法類似于Moore型狀態(tài)機（不完全等同），在Switch語句中，即無需再判斷Event，由當前狀態(tài)就知道結果。其中if(Event)表達的含義是無論用什么方法，只要能判斷Event發(fā)生了，并不僅限于字面理解用if查詢Event，還包括直接在中斷中判斷Event的情況。2.兩種狀態(tài)機的區(qū)別在時序邏輯電路中，Moore狀態(tài)機和Mealy狀態(tài)機都可以用來描述任何狀態(tài)機，并且兩種狀態(tài)機也可以互相轉換。在單片機的編程中，我們剛剛舉例，也證明了事件中查詢狀態(tài)和狀態(tài)中查詢事件都可以用來描述狀態(tài)機。那么這兩種方法有什么優(yōu)缺點呢？1）如果Event直接由中斷引發(fā)，不需要if語句輪詢就能判斷，則用Moore型狀態(tài)機（事件中查詢狀態(tài)）執(zhí)行速度快。這是因為，只需執(zhí)行對應Event的switch(State)語句，而且switch中只需對State進行判斷就可以輸出結果了。2）如果Event本身就需要輪詢才能得出，則使用Mealy型狀態(tài)機（狀態(tài)中查詢事件）的代碼要簡單。因為狀態(tài)中查詢事件只有一個switch(State)語句。3.硬件設置MSP-EXP430G2開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0和P1.6接了LED（用跳線帽連接），要求短按P1.3控制LED1的亮滅，長按P1.3控制LED2的亮滅。三．實驗設備與器材1．PC機一臺；操作系統(tǒng)為WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系統(tǒng)為WindowsXP)。安裝CCS軟件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心實驗板一塊。3．USB連接電纜一條。四．實驗內容與記錄1．實驗準備(1)連接實驗設備檢查EXP430G2553launchpad完好。(2)開啟設備①接通計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。②提供的USB電纜的扁平端連接到計算機的USB接口上。(3)啟動CodeComposerStudio5雙擊桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．實驗步驟僅使用MSP-EXP430G2開發(fā)板進行實驗插上P1.0和P1.6的LED跳線啟動CCS，打開7_3_Key_Long_Short_Mealy工程下載并運行仿真程序短按鍵，切換LED1亮滅長按鍵，切換LED2亮滅打開7_4_Key_Long_Short_Moore工程重復以上實驗3.源代碼Mealy狀態(tài)機/**Key_Long_Short_Mealy*硬件描述：LaunchpadG2553開發(fā)板上P1.3接了一個按鍵，P1.0和P1.6各接了1個LED（用跳線帽連接）*功能描述：使用狀態(tài)機判別長短按鍵，短按鍵切換LED1狀態(tài)，長按鍵切換LED2狀態(tài)*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"http://對狀態(tài)進行宏定義#defineIDLE 0#defineSHORT 1#defineLONG 2#defineCOUNTER_THRESHOLD30 /*長鍵判別門限*///全局變量unsignedcharWDT_Counter=0; /*用于對按鍵按下時間進行計數(shù)*///在main函數(shù)前提前申明函數(shù)voidGPIO_init();voidWDT_init();voidKey_SM();unsignedcharLongClick_Dect();voidP13_OnShortRelease();voidP13_OnLongClick();/******為符合閱讀習慣，將main函數(shù)放最前面，但其他函數(shù)就必須提前聲明***/voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //關狗 GPIO_init(); WDT_init(); _enable_interrupts(); //開總中斷 _bis_SR_register(LPM3_bits); //LPM3休眠}/*******************************************************************************************************名稱：GPIO_Init()*功能：設定按鍵和LED控制IO的方向，啟用按鍵IO的上拉電阻*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：無*范例：無******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //設定P1.0和P1.6的輸出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //設定P1.0和P1.6為輸出 P1OUT|=BIT0; //設定P1.0初值 P1OUT&=~BIT6; //設定P1.6初值 //配合機械按鍵，啟用內部上拉電阻 P1REN|=BIT3; //啟用P1.3內部上下拉電阻 P1OUT|=BIT3; //將電阻設置為上拉}/*******************************************************************************************************名稱：WDT_init()*功能：設定WDT定時中斷為16ms，開啟WDT定時中斷使能*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：WDT定時中斷的時鐘源選擇ACLK，可以用LPM3休眠。*范例：無******************************************************************************************************/voidWDT_init(){ //設定WDT為 WDTCTL=WDT_ADLY_16; //WDT中斷使能IE1|=WDTIE;}/*******************************************************************************************************名稱：WDT_ISR()*功能：響應WDT定時中斷服務*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：不能直接判斷事件，需啟用狀態(tài)機*范例：無******************************************************************************************************/#pragmavector=WDT_VECTOR__interruptvoidWDT_ISR(void){ //啟用按鍵狀態(tài)機 Key_SM();}/*******************************************************************************************************名稱：Key_SM()*功能：判斷出長短鍵*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：本狀態(tài)機為Mealy型狀態(tài)機，在Switch(State)中需要判斷事件*范例：無******************************************************************************************************/voidKey_SM(){ staticunsignedcharState; //狀態(tài)機的狀態(tài)變量 staticunsignedcharKey_Now; //記錄按鍵的當前電平 unsignedcharKey_Past=0; //記錄按鍵的前一次電平 unsignedcharKey_Dect=0; //按鍵狀態(tài)值 Key_Past=Key_Now; //查詢IO的輸入寄存器 if(P1IN&BIT3) Key_Now=1; else Key_Now=0; //電平前高后低，表明按下 if((Key_Past==1)&&(Key_Now==0)) Key_Dect=1; //電平前低后高，表明按下 if((Key_Past==0)&&(Key_Now==1)) Key_Dect=2; switch(State) //該狀態(tài)機靠掃描的按鍵值Key_Dect跳轉狀態(tài) { caseIDLE: WDT_Counter=0; //空閑狀態(tài)對計數(shù)清零 if(Key_Dect==1) State=SHORT; break; //路徑1 caseSHORT: if(Key_Dect==2) //路徑2 { State=IDLE; P13_OnShortRelease(); //短按事件處理函數(shù) } if(LongClick_Dect()) //路徑3 { State=LONG; P13_OnLongClick(); //長按事件處理函數(shù) } break; caseLONG: WDT_Counter=0; //長按狀態(tài)對計數(shù)清零 if(Key_Dect==2) State=IDLE; break; //路徑4 defaul