1、东南大学单片机实验一实验二解析实验一 & 实验二04011003 杨阳一、实验目标：1. 熟悉FFTB6638实验平台。2. 熟悉CCS集成开发环境，学习MSP430单片机编程及调试方法。3. MSP430 IO端口输入、输出操作，按键输入的状态查询、按键的消抖和按键输入的中断获取。4. 掌握MSP430单片机时钟模块的配置。二、实验内容：课堂验收实验：实验一：实验内容：1使ACLK频率为16384Hz，并用示波器观测2使SMCLK的频率为2MHz，并用示波器观测3使用按键控制SMCLK的频率在2MHz和16MHz之间切换关键代码： UCSCTL3 = SELREF_2;/ Set DCO F
2、LL reference = REFO UCSCTL4 |= SELA_2; / Set ACLK = REFO UCSCTL0 = 0x0000; / Set lowest possible DCOx, MODx UCSCTL5 = 0x1000; /set ACLK/2 do UCSCTL7 &= (XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG); SFRIFG1 &= OFIFG; / Clear fault flags while (SFRIFG1 & OFIFG); _bis_SR_register(SCG0); / Disable the FLL control loo
3、p UCSCTL1 = DCORSEL_2; / Select DCO range 16MHz operation UCSCTL2 |= 63; / Set DCO Multiplier for 2MHz / (N + 1) * FLLRef = Fdco, (63 + 1) * 32768 = 2MHz _bic_SR_register(SCG0); / Enable the FLL control loop _delay_cycles(63000); P2IE |= BIT7; P2IFG &= BIT7; _enable_interrupt(); while(1); #pragma ve
4、ctor=PORT2_VECTOR_interrupt void port_2(void) _delay_cycles(5000); if(P2IN & BIT7) _bis_SR_register(SCG0); / Disable the FLL control loop UCSCTL1 = DCORSEL_5; / Select DCO range 16MHz operation UCSCTL2 |= 511; / Set DCO Multiplier for 16MHz / (N + 1) * FLLRef = Fdco, (511 + 1) * 32768 = 16MHz _bic_S
5、R_register(SCG0); / Enable the FLL control loop P2IFG &=BIT7; 实验现象：1、ACLK=16.39kHz2、按键前，SMCLK=2MHz3、按键后，SMCLK=16MHz实验二：实验内容：试修改PWM的频率为16Hz，占空比为1:2和2:1关键代码：#includevoid main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / Stop WDT P3DIR |= BIT2+BIT3; / P3.2 and P3.3 output P3SEL |= BIT2+BIT3; / P3.2 and P3.3 optio
6、ns select TA1CCR0 = 131072-1; / PWM Period TA1CCTL1 = OUTMOD_7; / CCR1 reset/set TA1CCR1 = 87381; / CCR1 PWM duty cycle TA1CCTL2 = OUTMOD_7; / CCR2 reset/set TA1CCR2 = 43691; / CCR2 PWM duty cycle UCSCTL4 |= SELS_2; / Set SCLK = REFO TA1CTL = TASSEL_2 + MC_1 + TACLR; / SMCLK, up mode, clearTAR _bis_
7、SR_register(LPM0_bits); / Enter LPM0 _no_operation(); / For debugger思考题：1、MSP430所需的定时信号可以用什么方法获得？答：MSP430所需的定时信号可以用软件和硬件两种方法来获得。2、MSP430F6xx系列单片机有哪些定时器资源？答：看门狗定时器（WDT）， 定时器A（Timer_A）， 定时器B（Timer_B）和定时器D（Timer_D）等。3、MSP430系列单片机看门狗定时器可以有什么用途？答：基本定时、当程序发生错误时执行一个受控的系统重启动4、MSP430F6xx看门狗定时时间是如何确定的？答：用IS2、
8、IS1、IS0端口选择看门狗定时器的定时长度5、简述MSP430系列单片机TIMER_A的特性。答： 带有4 种操作模式的异步16 位定时/计数器。输入时钟可以有多种选择，可以是慢时钟，快时钟以及外部时钟。可配置捕获/比较寄存器数多达7 个。可配置的PWM（脉宽调制）输出。异步输入和同步锁存。不仅能捕获外部事件发生的时间还可锁定其发生时的高低电平。完善的中断服务功能。快速响应Timer_A中断的中断向量寄存器。8种输出方式选择。可实现串行通讯。6、MSP430系列单片机TIMER_A 由哪几个部分组成？答：MSP430系列单片机TIMER_A 由定时计数器、时钟源的选择和分频、捕获/比较器、输
9、出单元四个部分组成7、TimerA有哪几种计数模式？答：停止模式、增计数模式、连续计数模式、增/减计数模式8、TimerA输出PWM的频率和占空比是如何确定的？答：如果Timer_A定时器的计数器工作在增计数方式，输出采用输出模式7（复位/置位模式），则可利用寄存器TAxCCR0控制PWM波形的周期，用某个寄存器TAxCCRx控制占空比。这样Timer_A就可以产生出任意占空比的PWM波形。其他实验：实验一、LED跑马灯实验内容：开发板上3 个LED 定时翻转，实现闪烁的效果。实验原理：开发板上的3 个LED 灯和IO 口对应关系如下：LED_YELLOW-P4.1、LED_GREEN-P4.
10、2、LED_RED - P4.3从MSP430F6638 的芯片手册中找到，与P4 端口相关的寄存器地址信息，P4 端口的基地址为 0x0220,要完成该实验，只需要设置两个相关寄存器。P4OUT 和P4DIR。P4DIR 为方向寄存器，P4OUT 为数据输出寄存器。从图一可以知道，P4OUT 和P4DIR 的偏移地址分别为0x03 和0x05。这两个寄存器的地址我们采用“基地址+偏移地址”的方式来表示。实验现象分析：例程1、2分别为看门狗打开和关闭，看门狗打开时延时程序（for语句循环次数）不改变LED灯闪烁频率。看门狗关闭后闪烁频率由延时程序决定。改变MCLK的时钟频率改变例程2闪烁频率，
11、不改变例程1的闪烁频率。思考题：(1) MSP430 的IO 口都具备哪些功能？ 答：输入输出、中断等功能。(2) 与IO 口相关的寄存器有哪些？ 答：PxDIR，PxIN，PxOUT，PxREN，PxSEL，PxDS，PxIE，PxIES，PxIFG。(3) 如何确定一个寄存器的地址？ 答：基地址+偏移地址。实验二、按键输入与中断实验内容：本实验通过中断的方式演示了按键的操作。与查询方式相比，中断按键具有响应速度快，占用MCU 资源少的优点。实验原理:开发板上的按键和MCU 的IO 口对应关系如下：P2.6-KEY1P2.7-KEY2开发板上三个LED 灯和MCU 的IO 口对应关系如下：实
12、验现象：按下开发板上的按键，产生一个中断请求，在中断服务函数中，点亮对应的LED 灯。思考题：(1) 如何定义一个MSP430 的中断函数？答：中断函数的写法：在MSP430 中，用扩展关键字来_interrupt 来表明该函数为中断函数。_interrupt void port_2(void)；语法：interrupt void 函数名（）或者Interrupt【中断向量】void 函数名（）参数：中断函数没有参数。中断函数需要指定中断向量。返回：中断返回一般是void，没有返回值。(2) 在中断服务程序中，为什么要清楚中断标志位？答：一般的情况下，中断的优先级比较高，系统或者硬件都是优先响
13、应处理中断的；而中断标志则是是否有中断产生的标识，所以没有清除中断标志，系统或者硬件会认为有中断产生，而去响应，这样就可能导致出错了。中断标识有些是会自动清除的，比如MSP430中的通信时发送，接收中断标志，而有些是必须手动清除的。(3) MSP430 单片机与IO 中断相关的寄存器有哪些？（2）答：PxIE，PxIES，PxIFG。实验三、按键消抖实验内容：按键是电子产品中的一个常用器件。通常的按键所用的开关为机械开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现
14、象而采取的措施就是按键消抖。实验原理:按键和MCU 连接有两种方式：(1) Pull-UP：在按键没有按下的时候，MCU 相应的管脚为低电平。按键按下时，MCU 的管脚连接到VCC，此时为高电平。(2) Pull-DOWN：在按键没有按下的时候，MCU 相应的管脚为高电平。按键按下时，MCU 的管脚连接到地，此时为低电平。按键按下的前后存在一个抖动的时间。实验现象：按下按键，相应的LED 灯点亮。思考题：(1) 软件消抖方法，除了采用延时以外，是否还有其它方法可以实现去抖的效果？答：还可以通过中断的方法实现去抖的效果。(2) 延时函数delay_ms 延时精确吗？如果不精确，用什么方法可以达到
15、精确的延时效果？答：不太精确，可以用内部定时器达到更精确的延时效果。（3）如果用中断来检测按键，和延时方法相比，是否更有优势？答：中断可以通过边沿触发，在中断服务程序中把是否有键按下的信息反馈给主函数，省去 了延时函数的等待过程，所以更有优势。实验四、按键输入查询实验内容：实验演示了按键的基本功能，MUC 通过检测相应I/O 的电平变化，来判断是否有按键按下。有按键按下时，实验平台上的三个LED 点亮。松开按键的时候，LED 灯熄灭。实验原理:(1) 当按键没有按下时：DVCC 进过两个电阻连接到MCU 的IO 口，此时MCU 相应的IO口电平为高电平。(2) 当按键按下时：DVCC 经过电阻
16、R76 之后对地导通，此时MCU 相应的I/O 口电平为低。(3) 所以，通过检测与key1、key2 相连的两个IO 口电平状况就可以知道按键有无按下。完成该实验，我们只需要用到3 个寄存器：PxIN、PxOUT、PxDIR实验现象：按下按键,相应的LED 灯点亮。思考题：(1) 该实验代码的效果是只有按键按下时，LED 灯才会点亮。按键松开后，LED 熄灭。如何修改程序，使按下按键一次，LED 点亮，再次按下按键时，LED 熄灭？答：while (1) if (P2IN & 0x40) = 0)/If key is pressed P4OUT = BIT1+BIT2+BIT3;/XOR P
17、4.1,P4.2,P4.3 (2) 下面这种操作IO 的方法和直接对IO 口赋值相比，有什么好处？P2DIR &= (16); /IO口方向设置为输入P4DIR |= (11)|(12)|(13); /IO口方向设置为输出答：避免对P2和P4其他的IO口造成影响(3) 去掉该句代码，程序是否能正常运行？为什么？WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 关闭看门狗答：不能。因为在程序开始之前，关门狗计时器是开启状态，如果不先关掉，有可能在程序 运行过程中发生复位。实验五、ACLK，SMCLK，MCLK时钟的产生实验内容：（1）ex5_1使用了XT1, 查看ACLK=XT1=32768H
18、z；（2）ex5_2 使用了REFO和XT2,查看ACLK=REFO=32768Hz,SMCLK=XT2=4MHz实验原理:UCS 模块包括5 个时钟源(1) XTICLK：低频/高频振荡器，可以使用32768Hz 外部晶振；(2) VLOCLK：内部低功耗、低频率振荡器，典型频率为10KHz；(3) REFOCLK：进过调整的内部振荡器，典型值为32768hz，可以用作FLL 的参考时钟；(4) DCOCLK：内部数字时钟，可以通过FLL 得到稳定的时钟信号；(5) XT2CLK：可选的高频振荡器。可以用作FLL 的参考时钟。UCS 模块提供的3 个可利用的时钟信号：(1) ACLK：辅助时
19、钟。可ACLK 可以为某些外围模块提供时钟。ACLK 可以被1,2,4,8,16,32 分频。ACLK/n 就是ACLK 经过1,2,4,8,16,32 分频获得的,同时也可以通过外部引脚输出；(2) MCLK：主时钟。MCLK 可以被1,2,4,8,16,32 分频后为CPU 和系统提供时钟。MCLK 的获得和来源ACLK 的相同；(3) SMCLK：子系统时钟。SMCLK 被1,2,4,8,16,32 分频后为个别外围模块提供时钟。其来源和ACLK 相同。实验过程：通过示波器实际测量，MSP430 可以通过软件配置，选择不同的时钟源，工作在不同的时钟频率下。使ACLK频率为16384Hz：
20、更改UCSCTL5的DIVPA在dowhile语句前，加UCSCTL5 |=DIVPA_1;SMCLK的频率为2MHz:更改UCSCTL5的DIVS在dowhile语句前，加UCSCTL5 |=DIVS_1;思考题：(1) MSP430 系列单片机有哪些时钟输入信号？答：辅助时钟ACLK，系统主时钟单元MCLK，系统子时钟SMCLK(2) MSP430 系列单片机的DCO 振荡器有什么重要用途？答：MSP430的两个外部振荡器产生的时钟信号可经分频后用作系统时钟MCLK，当振荡器失效时，DCO振荡器会自动被选为MCLK的时钟源，因此由振荡器失效引起的NMI中断请求可以得到响应，甚至在CPU关闭
21、的情况下也能得到处理。MSP430可以让任意被允许的中断请求在低功耗下得到服务，甚至在LPM4模式下（所有振荡器停止工作，CPU、MCLK、SMCLK、ACLK处于禁止状态）。MCLK在中断服务时自动有效。当DCO振荡器没有用作SMCLK和MCLK时钟信号时，可用控制位SCG0关闭直流发生器消耗的电流定义了DCOCLK的基本频率。(3) MSP430 系列单片机不接任何振荡器是否可以正常工作？答：可用DCO振荡器（一个可数字控制的RC振荡器，可通过软件调节）F4xx应用了增强型锁频环技术FLL+，硬件自动调整频率，支持时钟配置超低功耗应用。F41/42X系列没有XT2，而MSP430X1XX系
22、列单片机时钟模块通过软件调节DCO频率，都有三个时钟源。实验六、FLL与时钟校正实验内容：使用了XT1、DCO和FLL;查看ACLK=？SMCLK=？实验过程：ACLK=XT1=32768Hz，MCLK=SMCLK=DCO=(74+1)*REFO=2457600HzMCLK、SMCLK倍频：设置FLL的相关参数，包括分频器（N+1）FLLN和分频值FLLD以及FLL的参考时钟，通过f(DCOCLK)=D*(N+1)*f(FLLREFCLK)得到稳定的DCOCLK频率。SMCLK的频率改为16MHz：UCSCTL1 = DCORSEL_6;UCSCTL2 = FLLD_1 + 511;MCLK=
23、SMCLK=DCO=(511+1)*REFO=16MHz用按键控制SMCLK的频率在2MHz和16MHz之间切换：while (1) if (P2IN & 0x40) = 0)/If key is pressed UCSCTL1 = DCORSEL_6;UCSCTL2 = FLLD_1 + 511;MCLK=SMCLK=DCO=(511+1)*REFO=16MHz if (P2IN & 0x80) = 0)/If key is pressed UCSCTL1 = DCORSEL_3;UCSCTL2 = FLLD_1 + 63;MCLK=SMCLK=DCO=(511+1)*REFO=2MHz 思
24、考题：(1) MSP430 系列单片机有哪些时钟输入源？答：LFT1CLK（低速32768Hz，高速450Hz到8MHz），XT2CLK（450Hz到8MHz），DCOCLK。(2) MSP430 系列单片机提供几种时钟信号？每种时钟信号的通常用途是什么？答：三种ACLK辅助时钟：一般用于低速外设MCLK系统主时钟：主要用于CPU和系统SMCLK子系统时钟：主要用于高速外围模块(3) MSP430 系列单片机的DCO 振荡器有什么重要用途？答：MSP430的两个外部振荡器产生的时钟信号可经分频后用作系统时钟MCLK，当振荡器失效时，DCO振荡器会自动被选为MCLK的时钟源，因此由振荡器失效引起
25、的NMI中断请求可以得到响应，甚至在CPU关闭的情况下也能得到处理。MSP430可以让任意被允许的中断请求在低功耗下得到服务，甚至在LPM4模式下（所有振荡器停止工作，CPU、MCLK、SMCLK、ACLK处于禁止状态）。MCLK在中断服务时自动有效。当DCO振荡器没有用作SMCLK和MCLK时钟信号时，可用控制位SCG0关闭直流发生器消耗的电流定义了DCOCLK的基本频率。实验七、时钟配置和输入选择实验内容：使用了XT1、XT2;查看ACLK=？SMCLK=？实验原理:本实验演示了使用一个外部的32KHz 晶振作为ACLK 的时钟输入源，使用一个更高频率的晶振作为SMCLK 的时钟输入源。供CPU 使用的MCLK 由内部的DCO 产生。32kHz的晶振连接到CPU 的XIN 和XOUT 管脚。高频率的晶振连接到CPU 的XT2IN 和XT2OUT。ACLK 通过P1.0 输出，SMCLK 通过P3.4 输出。实验结果：ACLK=XT2=32768Hz,SMCLK=XT2=4MHz思考题：（同实验五思考题）总结： 前两次课是在理论课的基础上，在老师的带领下，我们的初次单片机实践，我对msp430有了更清楚的认识，特别是对于时钟的分频，中断的触发，以及看门狗的运用等等。更重要的是学会了学习的方法，对类似的问题知道如何着手解决，为将来更深入的学习打下了坚实的基础。
