1、合肥工業(yè)大學DSP及MSP430實驗室 MSP430單片機原理與應(yīng)用單片機原理與應(yīng)用 http:/ MSP430單片機片內(nèi)控制模塊片內(nèi)控制模塊是指MSP430單片機具有內(nèi)部控制功能且不與外部器件直接相連的內(nèi)部集成模塊。本章重點講述Flash控制器、RAM控制器、DMA控制器及硬件乘法控制器的結(jié)構(gòu)、原理及功能，并針對各個控制器給出簡單的程序例程。Flash控制器控制器8.1RAM控制器控制器8.2DMA控制器控制器8.3硬件乘法控制器硬件乘法控制器8.48.1 Flash控制器8.1.1 Flash存儲器的分段結(jié)構(gòu)MSP430單片機的存儲器采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，RAM和Flash在同一尋址空間內(nèi)統(tǒng)一

2、編址，沒有代碼空間和數(shù)據(jù)空間之分。實際上，MSP430F5xx/6xx系列單片機的地址總線為20位，總尋址空間可達到1MB。但是，不同型號的MSP430單片機所具有的Flash空間大小不同，具體請參考相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊。MSP430F5529單片機具有128kB Flash程序存儲空間，其存儲器的分段結(jié)構(gòu)示意圖如圖8.1.1所示。圖8.1.1 Flash存儲器分段結(jié)構(gòu)示意圖 8.1.2 Flash控制器介紹MSP430單片機的Flash控制器主要用來實現(xiàn)對Flash存儲器的燒寫程序、寫入數(shù)據(jù)和擦除功能，可對Flash存儲器進行字節(jié)/字/長字（32位）的尋址和編程。Flash存儲器和控制器的結(jié)構(gòu)

3、框圖如圖8.1.2所示。Flash控制器模塊包括4個部分：控制寄存器和地址/數(shù)據(jù)鎖存器、時序發(fā)生器、編程電壓發(fā)生器及Flash存儲器?？刂萍拇嫫髦饕脕砜刂艶lash存儲器的擦除和寫入，地址/數(shù)據(jù)鎖存器用來實現(xiàn)擦除與編程時執(zhí)行鎖存操作，時序發(fā)生器用來產(chǎn)生擦除與編程所需所有時序控制信號，編程電壓產(chǎn)生器用來產(chǎn)生Flash寫入和擦除操作所需的較高電壓。圖8.1.2 Flash存儲器和控制器結(jié)構(gòu)框圖Flash控制器具有以下特性： 內(nèi)置編程電壓發(fā)生器； 可字節(jié)、字、長字編程； 超低功耗操作； 段擦除、扇區(qū)擦除和塊擦除； 邊沿0和邊沿1讀模式； 當程序在其他扇區(qū)中執(zhí)行時，其余的扇區(qū)可以單獨擦除。8.1 F

4、lash控制器8.1.3 Flash存儲器操作Flash存儲器默認情況下為讀模式。在讀模式下，F(xiàn)lash存儲器不能進行擦除或?qū)懖僮?，F(xiàn)lash時序發(fā)生器和電壓發(fā)生器也將被關(guān)閉。Flash存儲器有不止一個扇區(qū)可用，在擦除的同時可以對其他扇區(qū)進行讀取操作。當正在對Flash存儲器的段、扇區(qū)或塊進行編程或擦除操作時，禁止對該部分Flash存儲器進行讀或?qū)懖僮?。Flash存儲器可通過BLKWRT、WRT、MERAS和ERASE控制位選擇以下任何一種寫入/擦除模式：字節(jié)/字/長字寫入、塊寫入、段擦除、扇區(qū)擦除（僅在主存儲器部分）、塊擦除、當擦除扇區(qū)時讀（除了從當前扇區(qū)讀）。1. Flash存儲器擦除操作

5、擦除后Flash存儲器內(nèi)的每一位值均為1，要往Flash中寫入數(shù)據(jù)，只需將相應(yīng)的位改為0即可。但是，要將其重新編程從0到1，則需要擦除操作。Flash存儲器的最小擦除單元是段，通過ERASE和MERAS控制位可選擇3種擦除模式，具體配置如表8.1.1所示。MERASERASE擦 除 模 式01段擦除10扇區(qū)擦除11塊擦除（所有主存儲器的4個扇區(qū)都被擦除，信息存儲器AD及BSL引導裝載程序段AD不被擦除）表8.1.1 擦除模式設(shè)置列表8.1 Flash控制器（1）擦除周期對需要擦除的段地址范圍內(nèi)執(zhí)行一次空寫操作（寫入0）將啟動一次擦除，擦除周期時序如圖8.1.3所示。擦除開始時，F(xiàn)lash控制器

6、需要產(chǎn)生適當?shù)臅r序信號和正確的編程電壓，然后由時序發(fā)生器控制整個擦除過程，擦除完畢，編程電壓撤銷。注意：在空寫后（擦除開始后），BUSY標志位立即置位，并且在整個擦除周期內(nèi)保持置位，當擦除完成后BUSY、MERAS和ERASE標志位自動清除。圖8.1.3 擦除周期時序圖8.1 Flash控制器（2）擦除各存儲器方式主存儲器包含一個或多個扇區(qū)，每個扇區(qū)可以采用扇區(qū)擦除模式進行單獨擦除，也可以通過塊擦除模式擦除主存儲器下的所有扇區(qū)。信息存儲段AD及BSL引導裝載程序段AD只可采用段擦除模式擦除，若采用扇區(qū)擦除或塊擦除模式，將不能擦除這些存儲器。（3）擦除操作編程步驟MSP430單片機的Flash存

7、儲器的擦除操作可以從Flash中啟動，也可以從RAM中啟動（即擦除操作指令執(zhí)行所在空間）。當從Flash中啟動擦除操作時，被執(zhí)行的代碼不能存放在需要擦除的扇區(qū)中，在擦除期間，CPU會停止運行且狀態(tài)保持不變，擦除完畢后，CPU才會恢復活動狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行程序代碼。但是，從RAM中啟動擦除工作時，CPU不會停止運行，能繼續(xù)執(zhí)行存儲在RAM中的程序代碼，BUSY忙標志位用于判斷擦除周期是否結(jié)束。在CPU訪問任何Flash地址時，必須保證擦除周期完成，即BUSY=0，否則對Flash的訪問操作將是非法的，ACCVIFG（非法訪問中斷標志位）置位，且擦除結(jié)果是不確定的。MSP430單片機的程序存儲空間可通

8、過CCS工程文件下的CMD文件進行更改，默認情況下存放在Flash中，一般情況下在執(zhí)行程序時直接從Flash中取指令。有時為了加快程序執(zhí)行速度或進行目標段Flash擦寫時，也可將程序從Flash中搬到RAM中執(zhí)行。但是，在RAM中執(zhí)行的指令掉電后會消失。 8.1 Flash控制器【例8.1.1】 編寫擦除單段數(shù)據(jù)的函數(shù)。/* * 名 稱：FlashErase() * 功 能：擦除單段數(shù)據(jù) * 入口參數(shù)：擦除段的首地址 * 出口參數(shù)：無 */void FlashErase(unsigned int adr) unsigned char *p0=(unsigned char *)adr; / 定義

9、字節(jié)型指針指向目標段 while(FCTL3 & BUSY); / 如果處于忙，則等待 FCTL3 = FWKEY; / 清除Flash鎖定位 FCTL1 = FWKEY + ERASE; / 使能單段擦除操作 _DINT(); / Flash操作期間不允許中斷，否則將導致不可預計的錯誤 *p0 = 0; / 向段內(nèi)地址寫0，即空寫入，啟動擦除操作 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除完成 _EINT(); / 啟動全局中斷 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出擦除模式 FCTL3 = FWKEY + LOCK; / 恢復Flash的鎖定位，保護數(shù)

10、據(jù)8.1 Flash控制器2. Flash存儲器寫操作BLKWRTWRT寫 模 式01字節(jié)/字寫入10長字寫入11長字塊寫入Flash存儲器的寫模式可通過WRT和BLKWRT控制位進行選擇，具體配置如表8.1.2所示。表8.1.2 寫模式配置列表（1）字節(jié)/字和長字寫入模式字節(jié)/字和長字寫入模式的寫入周期時序圖如圖8.1.4所示。在寫入過程中，BUSY忙標志位一直置位。這兩種寫入模式均可以從Flash中啟動，也可以從RAM中啟動，與擦除操作相同，從Flash中啟動時，CPU停止；從RAM中啟動時，CPU可繼續(xù)運行。 圖8.1.4 字節(jié)/字和長字寫入周期時序圖8.1 Flash控制器【例8.1.

11、2】 編寫向目的地址寫入1字節(jié)的函數(shù)。/* * 名 稱：FlashWB() * 功 能：向目的地址寫入1字節(jié) * 入口參數(shù)：Adr:寫入地址 DataB：寫入的字節(jié) * 出口參數(shù)：無*/void FlashWB(unsigned int Adr,unsigned char DataB) FCTL3 = FWKEY; FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 設(shè)置擦除控制位 _DINT(); / Flash操作期間不允許中斷，否則將導致不可預計的錯誤 *(unsigned char *)Adr) = 0; / 向段內(nèi)地址寫0，即空寫入，啟動擦除操作 while(FCTL3 & BUS

12、Y); / 等待擦除完成 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 設(shè)置字節(jié)/字寫控制位 *(unsigned char *)Adr)=DataB; / 向目的地址寫入數(shù)據(jù) while(FCTL3 & BUSY); / 等待寫入完成 _EINT(); / 啟動全局中斷 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出寫模式 FCTL3 = FWKEY + LOCK; / 恢復Flash的鎖定位，保護數(shù)據(jù)8.1 Flash控制器【例8.1.3】 編寫程序向Flash信息存儲器D段寫入一個長字。#include void main(void) unsigned long * Flash_p

13、trD; / 定義指向信息存儲器D段的指針 unsigned long value; WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 Flash_ptrD = (unsigned long *) 0 x1800; / 初始化指針 value = 0 x12345678; / 初始化需寫入的長字 FCTL3 = FWKEY; / 清除Flash鎖定位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 設(shè)置擦除控制位 _DINT(); / Flash操作期間不允許中斷，否則將導致不可預計的錯誤 *Flash_ptrD = 0; / 向段內(nèi)地址寫0，即空寫入，啟動擦除操作 while(F

14、CTL3 & BUSY); / 等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+BLKWRT; / 使能長字寫入操作 *Flash_ptrD = value; / 將長字寫入目的Flash段 while(FCTL3 & BUSY); / 等待寫入操作完成 _EINT(); / 啟動全局中斷 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出寫模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢復Flash的鎖定位，保護數(shù)據(jù) while(1); / 主循環(huán)，可在此處設(shè)置斷點查看內(nèi)存空間8.1 Flash控制器（2）長字塊寫入模式當有許多連續(xù)的字節(jié)或字需要編程寫入時，長字塊寫入模式能夠

15、提高Flash的寫入速度。長字塊寫入模式周期時序圖如圖8.1.5所示。長字塊寫入模式不能從Flash存儲器中啟動，只能從RAM中啟動。在整個塊寫入的過程中，BUSY忙標志位置位。以一個長字（4字節(jié)）為單位地寫入，每個長字之間必須檢查WAIT標志位，當WAIT標志位置位時，表示已完成前一個長字的寫入，可以寫入后一個長字。在當前塊數(shù)據(jù)寫完之后，BLKWRT控制位必須清零，且在一個塊的寫入之前必須置位。當BUSY標志位清零后，表示當前塊已完成寫入操作，可以對下一塊執(zhí)行寫入操作。圖8.1.5 長字塊寫入周期時序圖8.1 Flash控制器3. Flash控制器中斷Flash控制器有兩個中斷源：KEYV和

16、ACCVIFG。當產(chǎn)生非法訪問時，ACCVIFG標志位置位。當Flash寫入或擦除操作之后，使能ACCVIE控制位時，ACCVIFG標志位將產(chǎn)生中斷請求，ACCVIE控制位位于特殊功能寄存器SFRIE1內(nèi)，且ACCVIFG標志位來源于不可屏蔽中斷（NMI）向量，所以當ACCVIFG請求中斷時，GIE控制位無須置位。當利用錯誤的密碼配置Flash控制器寄存器時，將置位KEYV密鑰錯誤標志位，此時將立即產(chǎn)生PUC復位信號，系統(tǒng)將會被復位。8.1 Flash控制器4. Flash存儲器編程方法對MSP430 Flash型單片機有3種燒寫程序的方法：通過JTAG接口編程、通過BSL引導加載程序編程和通

17、過用戶自定義方式編程，所有方式都支持在線編程。MSP430單片機CPU對Flash存儲器的在線和外部用戶自定義寫入方式如圖8.1.6所示。用戶可以選擇通過UART、SPI等方式進行編程。用戶可以自行開發(fā)軟件用于接收數(shù)據(jù)或?qū)lash存儲器進行編程。由于這種編程方式是由用戶定義開發(fā)的，所以它完全能夠用戶化，從而符合用戶編程、擦除或者更新Flash存儲器的實際應(yīng)用需求。圖8.1.6 用戶自定義編程方式示意圖8.1 Flash控制器8.1.4 Flash控制器寄存器Flash控制器寄存器列表如表8.1.3所示。FCTLx控制寄存器是一個16位具有密碼保護的讀/寫寄存器。在讀或?qū)懺L問時，必須使用字指令

18、。在寫操作時，高字節(jié)必須寫入密碼0A5h。若對FCTLx控制寄存器高位寫入0A5h以外的其他值，將引起密鑰錯誤，KEYV標志將置位并產(chǎn)生一個PUC復位信號。讀取FCTLx控制寄存器的高字節(jié)的結(jié)果為096h。寄存器縮寫讀/寫類型偏移地址初始狀態(tài)Flash控制寄存器1FCTL1讀/寫0000h9600hFlash控制寄存器3FCTL3讀/寫0004h9658hFlash控制寄存器4FCTL4讀/寫0006h9600h表8.1.3 Flash控制器寄存器列表(基址：0140h)8.1 Flash控制器8.1.5 Flash控制器應(yīng)用舉例【例8.1.4】 信息段C、D的擦除和寫入操作舉例：將信息段C的

19、內(nèi)容復制到信息段D內(nèi)。#include char value; / 聲明一個8位變量void write_SegC(char value);void copy_C2D(void);void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 value = 0; / 給變量一個初始值 while(1) write_SegC(value+); / 寫信息段C copy_C2D(); / 將信息段C的內(nèi)容復制到信息段D內(nèi) 8.1 Flash控制器/寫信息段C函數(shù)void write_SegC(char value)unsigned int i;char * Fla

20、sh_ptr; / Flash指針Flash_ptr = (char *) 0 x1880; / 初始化Flash指針 FCTL3 = FWKEY; / 清除鎖定控制位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 段擦除 _DINT(); / Flash操作期間不允許中斷，否則將導致不可預計的錯誤 *Flash_ptr = 0; / 空寫，啟動擦除 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 采用字節(jié)/字寫入模式 for (i = 0; i 128; i+) / 循環(huán)寫信息段C的128字節(jié) *Flash_ptr+ = va

21、lue; / 向信息段C寫數(shù)據(jù) while(FCTL3 & BUSY); / 等待寫操作完成 _EINT(); / 啟動全局中斷 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出寫模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢復Flash鎖定位，保護數(shù)據(jù)8.1 Flash控制器/將信息段C的內(nèi)容復制到信息段D內(nèi)void copy_C2D(void) unsigned int i; char *Flash_ptrC; char *Flash_ptrD; Flash_ptrC = (char *) 0 x1880; / 初始化信息段C指針 Flash_ptrD = (char *)

22、0 x1800; / 初始化信息段D指針 FCTL3 = FWKEY; / 清除鎖定控制位 FCTL1 = FWKEY+ERASE; / 段擦除 _DINT(); / Flash操作期間不允許中斷，否則將導致不可預計的錯誤 *Flash_ptrD = 0; / 空寫，啟動擦除 while(FCTL3 & BUSY); / 等待擦除操作完成 FCTL1 = FWKEY+WRT; / 采用字節(jié)/字寫入模式 for (i = 0; i 128; i+) *Flash_ptrD+ = *Flash_ptrC+; / 將信息段C的內(nèi)容復制到信息段D內(nèi) while(FCTL3 & BUSY

23、); / 等待寫除操作完成 _EINT(); / 啟動全局中斷 FCTL1 = FWKEY; / Flash退出寫模式 FCTL3 = FWKEY+LOCK; / 恢復Flash鎖定位，保護數(shù)據(jù)8.1 Flash控制器8.2 RAM控制器8.2.1 RAM控制器介紹RAM存儲器一般可分為4段，每段最小2kB。MSP430F5529單片機的RAM共8kB，另外還有一段2kB的UAB RAM空間。每個段可通過RAM控制寄存器RCCTL0中的RCRSxOFF控制位進行控制。RCCTL0寄存器由密碼保護，只有在字寫入模式下寫入正確的密碼后，才可以修改RCCTL0寄存器的內(nèi)容。8.2.2 RAM控制器操

24、作1. 活動模式在活動模式下，RAM存儲器可以隨時進行讀/寫。如果某段的RAM地址需要保存一些數(shù)據(jù)，那么不能關(guān)閉該RAM段。2. 低功耗模式在低功耗模式下，CPU處于關(guān)閉狀態(tài)。一旦CPU被關(guān)閉，RAM立即進入待機模式以減少漏電流。3. RAM關(guān)閉模式RAM存儲器內(nèi)的每一段都可以通過置位各自的RCRSxOFF控制位獨立關(guān)閉。讀取關(guān)閉的RAM段，返回的數(shù)據(jù)是0。即使該段被重新上電，之前存儲在關(guān)閉的RAM段內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都會丟失，無法讀取。4. 堆棧指針RAM段程序堆棧位于RAM空間，如果需要執(zhí)行中斷服務(wù)程序，不能關(guān)閉保存堆棧的RAM段，否則將進入低功耗模式。5. USB緩沖區(qū)在具有USB模塊的MSP

25、430單片機中，USB緩沖區(qū)在RAM內(nèi)。第7段RAM是專門為USB緩沖使用的。如果不需要USB操作或在正常操作中沒有使用時，可以通過置位RCRS7OFF控制位關(guān)閉這個RAM段。8.2.3 RAM控制器寄存器RAM控制器僅具有一個控制寄存器RCCTL0，為16位寄存器，初始狀態(tài)為8900h，具體介紹如下：15141312111098RCKEY 讀出是為96h，寫入時必須為5Ah76543210RCRS7OFFRCRS6OFFRCRS5OFFRCRS4OFFRCR37OFFRCRS2OFFRCRS1OFFRCRS0OFF RCKEY：第815位，RAM控制器密鑰。讀取的結(jié)果為96h，寫入必須為5A

26、h，否則此次操作將被忽略。 RCRSxOFF：第07位，RAM段開關(guān)控制位。置位相應(yīng)控制位將關(guān)閉相應(yīng)RAM段，關(guān)閉后，該RAM段內(nèi)保存的數(shù)據(jù)將丟失。8.2 RAM控制器8.3 DMA控制器8.3.1 DMA控制器介紹DMA控制器的特性包括： 最高可達8個獨立的傳輸通道，不同系列的MSP430單片機所具有的DMA傳輸通道不同，本節(jié)介紹具有3通道的DAM控制器結(jié)構(gòu)； DMA通道優(yōu)先級可配置； 每次傳輸僅需要兩個MCLK時鐘周期； 具有字節(jié)、字、字節(jié)和字混合傳輸能力； 塊方式傳輸可達65536個字或字節(jié)； 可選擇配置觸發(fā)源； 觸發(fā)方式可選邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā)； 4種傳輸尋址方式固定地址到固定地址、固定

27、地址到塊地址、塊地址到固定地址及塊地址到塊地址； 具有單個、塊或者突發(fā)塊傳輸模式。DMA控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖8.3.1所示。圖8.3.1 DMA控制器結(jié)構(gòu)框圖8.3 DMA控制器8.3.2 DMA控制器操作1. DMA控制器的尋址方式DMA控制器有4種尋址模式，分別為固定地址到固定地址、固定地址到塊地址、塊地址到固定地址和塊地址到塊地址，如圖8.3.2所示。對于每個DMA通道來說，其尋址模式都可獨立配置，例如，通道0可以配置成在兩個固定地址間傳輸，而通道1則可配置成在兩個塊地址間傳輸。尋址模式的配置可通過DMASRCINCR和DMADSTINCR控制位實現(xiàn)，DMASRCINCR控制位可選擇每次

28、數(shù)據(jù)傳輸完成后源地址增大、減小或不變，DMADSTINCR控制位可選擇每次數(shù)據(jù)傳輸完成后目標地址增大、減少還是不變。圖8.3.2 DMA尋址方式8.3 DMA控制器2. DMA傳輸模式DMA控制器可通過DMADT控制位選擇6種傳輸模式，具體配置如表8.3.1所示，每個通道都可獨立配置其傳輸模式。DMA傳輸模式和尋址方式是分別定義的，任何尋址方式都可用于任何傳輸模式。通過DMAxCTL控制寄存器的DSTBYTE和SRCBYTE控制位可以選擇源地址和目標地址之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型：字、字節(jié)或字節(jié)和字組合。DMADT傳 輸 模 式描 述000單次傳輸每次傳輸都需要單獨觸發(fā)。DMAxSZ規(guī)定的傳輸完畢后，

29、DMAEN位自動清零001塊傳輸一次觸發(fā)可以傳輸整個數(shù)據(jù)塊，塊傳輸結(jié)束后，DMAEN位自動清零010，111突發(fā)塊傳輸CPU和塊傳輸交叉運行。突發(fā)塊傳輸結(jié)束后，DMAEN位自動清零100重復單次傳輸每次傳輸需要一次觸發(fā)，傳輸結(jié)束后，DMAEN 仍保持使能101重復塊傳輸一次觸發(fā)傳輸整個塊數(shù)據(jù)，傳輸結(jié)束后，DMAEN位仍保持使能110,111重復突發(fā)塊傳輸CPU和塊傳輸交叉運行，傳輸結(jié)束后，DMAEN位仍保持使能表8.3.1 DMA傳輸模式列表8.3 DMA控制器（1）單次傳輸在單次傳輸中，每次傳輸都需要一次單獨觸發(fā)，單次傳輸狀態(tài)示意圖如圖8.3.3所示。圖8.3.3 單次傳輸狀態(tài)示意圖8.3

30、DMA控制器（2）塊傳輸模式在塊傳輸模式中，每次觸發(fā)可以傳輸一個數(shù)據(jù)塊。當一個塊傳輸完成后，DMAEN位被復位。如果需要再次傳輸，必須將DMAEN置位。在傳輸某個塊數(shù)據(jù)期間，其他的塊傳輸請求將被忽略。塊傳輸狀態(tài)示意圖如圖8.3.4所示。圖8.3.4 塊傳輸狀態(tài)示意圖8.3 DMA控制器（3）突發(fā)塊傳輸模式在突發(fā)塊傳輸模式中，數(shù)據(jù)傳輸與CPU活動交叉進行。在該模式下，當塊傳輸4字節(jié)或字后，CPU將可以運行2個MCLK時鐘周期，而不是等待整個塊傳輸完畢后才恢復工作。在突發(fā)塊傳輸模式下，CPU的利用率為20%。在突發(fā)塊傳輸結(jié)束之后，DMAEN將被清除，CPU的利用率可達100%。當一個突發(fā)塊傳輸被觸

31、發(fā)后，將忽略塊數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生的其他觸發(fā)信號。突發(fā)塊傳輸模式狀態(tài)示意圖如圖8.3.5所示。圖8.3.5 突發(fā)塊傳輸模式狀態(tài)示意圖8.3 DMA控制器 3. DMA傳輸初始化 每個DMA通道都可通過DMAxTSEL控制位獨立配置觸發(fā)源。只有當DMACTLx寄存器中的DMAEN控制位為0時，才可以修改DMAxTSEL位，否則可能會產(chǎn)生不可預料的DMA觸發(fā)事件。4. DMA傳輸事件觸發(fā)方式MSP430單片機的DMA控制器支持兩種信號觸發(fā)方式。（1）邊沿觸發(fā)方式當DMALEVEL控制位復位時，觸發(fā)信號的上升沿可以觸發(fā)DMA操作。（2）電平觸發(fā)方式當DMALEVEL控制位置位時，為高電平觸發(fā)方式。當控

32、制位DMALEVEL和DMAEN被置位，并且觸發(fā)信號源也為高電平時，才能觸發(fā)DMA操作。在電平觸發(fā)方式下，為了完成塊或突發(fā)塊傳輸，在傳輸過程中觸發(fā)信號必須始終保持高電平。如果觸發(fā)信號變低，DMA控制器將停止傳輸并保持當前狀態(tài)；當觸發(fā)信號重新變高或者軟件修改了DMA寄存器，DMA控制器將從觸發(fā)信號變低時的狀態(tài)繼續(xù)傳輸。當DMALEVEL=1時，建議操作模式選擇控制位DMADTx=0，1，2，3，因為在觸發(fā)DMA操作后，DMAEN位能夠自動復位。需要注意的是，只有應(yīng)用外部觸發(fā)源DMAE0時，才需要采用電平觸發(fā)方式，其余觸發(fā)事件應(yīng)采用邊沿觸發(fā)方式。8.3 DMA控制器5. 停止DMA傳輸有兩種方法可

33、以停止正在進行的DMA傳輸：置位ENNMI控制位，通過不可屏蔽中斷事件可以停止DMA傳輸；通過清除DMAEN位來停止突發(fā)塊傳輸模式。6. DMA通道優(yōu)先級默認的DMA通道優(yōu)先級為DMA0DMA1DMA2，如果有多個DMA傳輸請求同時發(fā)生，有最高優(yōu)先級的通道最先完成傳輸操作，然后是第二優(yōu)先級的通道，再然后是第三優(yōu)先級的通道。在傳輸?shù)倪^程中，如果觸發(fā)了更高優(yōu)先級的通道，當前正在傳輸?shù)耐ǖ酪膊粫Ｖ?，等到當前傳輸操作結(jié)束后，具有較高優(yōu)先級的通道才開始傳輸。DMA通道優(yōu)先級可以通過ROUNDROBIN控制位來配置。當ROUNDROBIN=1時，DMA控制器工作在循環(huán)優(yōu)先級模式下，正在進行傳輸?shù)耐ǖ缊?zhí)行

34、完畢之后，優(yōu)先級降為最低，其他通道的優(yōu)先級順序保持不變，如表8.3.3所示。DMA優(yōu)先級正在進行傳輸?shù)耐ǖ纻鬏斖瓿芍蟮膬?yōu)先級DMA0DMA1DMA2DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0DMA1DMA2DMA0表8.3.3 DMA優(yōu)先級8.3 DMA控制器7. DMA傳輸周期在各種DMA傳輸模式下，DMA開始傳輸之前都需要1個或2個MCLK時鐘來實現(xiàn)同步，同步之后每個字節(jié)或字的傳輸僅需要2個MCLK時鐘周期，每次傳輸結(jié)束都要有1個周期的等待時間。因為DMA使用的是MCLK，所以DMA的周期決定于MSP430單片

35、機的工作模式和系統(tǒng)時鐘設(shè)置。如果MCLK時鐘源處于活動狀態(tài)，而CPU關(guān)閉，則DMA傳輸直接使用MCLK時鐘源而無須重新激活CPU。如果MCLK時鐘源也被關(guān)閉，那么DMA會臨時用DCOCLK啟動MCLK時鐘源，傳輸結(jié)束后CPU仍處于關(guān)閉階段，MCLK時鐘源也將被關(guān)閉。在各種模式下，DMA傳輸最大周期如表8.3.4所示，其中額外的5ms是啟動DCOCLK所用的時間。CPU工作模式時 鐘 源DMA傳輸最大周期活動狀態(tài)MCLK=DCOCLK4MCLK周期活動狀態(tài)MCLK=LFXT1CLK低功耗模式LPM0/1MCLK=DCOCLK5MCLK周期低功耗模式LPM3/45MCLK+5ms低功耗模式LPM0

36、/1MCLK=LFXT1CLK5MCLK低功耗模式LPM3低功耗模式LPM45MCLK+5ms表8.3.4 DMA傳輸最大周期表8.3 DMA控制器8. DMA與中斷（1）DMA與系統(tǒng)中斷系統(tǒng)中斷不能打斷DMA傳輸，系統(tǒng)中斷直到DMA傳輸結(jié)束后才能被響應(yīng)。如果ENNMI置位，NMI中斷可以打斷DMA傳輸。DMA事件可以打斷中斷處理程序。如果中斷處理程序或其他程序不希望被中途打斷，應(yīng)該將DMA控制器關(guān)閉，這樣才能得到優(yōu)先響應(yīng)。（2）DMA控制器中斷每個DMA通道都有自己的中斷標志位DMAIFG。在任何傳輸模式下，只要DMAxSZ寄存器減計數(shù)到零，則相應(yīng)通道的中斷標志位就被置位。如果與之對應(yīng)的DM

37、AIE和GIE置位，則可以產(chǎn)生中斷請求。9. ADC12模塊使用DMA控制器內(nèi)部集成了DMA控制器的MSP430單片機能夠自動地將ADC12MEMx寄存器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌胤健MA傳輸不需要CPU參與，獨立于任何低功耗模式。DMA控制器增加了ADC12模塊的吞吐量，在數(shù)據(jù)傳輸過程中CPU也能繼續(xù)保持低功耗模式。DMA傳輸能夠被任何ADC12IFGx標志位觸發(fā)。當CONSEQx=0,2時，ADC12MEMx對應(yīng)的ADC12IFGx標志位能夠觸發(fā)DMA傳輸。當CONSEQx=1,3時，序列中最后一個ADC12MEMx對應(yīng)的ADC12IFGx標志位觸發(fā)DMA傳輸。當DMA控制器訪問相應(yīng)的ADC12

38、MEMx時，ADC12IFGx標志位會自動清除。8.3 DMA控制器8.3.3 DMA控制器寄存器3通道DMA控制器共有16個寄存器，包括3個DMA控制寄存器、每個通道有4個控制寄存器和1個中斷向量寄存器。8.3.4 DMA控制器應(yīng)用舉例【例8.3.1】 利用DMA0通道采用重復塊傳輸模式將大小為16字的數(shù)據(jù)塊從1C00h1C1Fh單元傳輸?shù)?C20h1C3Fh。程序中每次傳輸時P1.0都為高電平，之后通過置位DMAREQ控制位啟動DMA塊傳輸，傳輸完畢后將P1.0設(shè)置為低電平，程序代碼如下：#include void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; /

39、關(guān)閉看門狗 P1DIR |= 0 x01; / 將P1.0設(shè)為輸出 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0SA,(unsigned long) 0 x1C00); / 設(shè)置源地址8.3 DMA控制器 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0DA,(unsigned long) 0 x1C20); / 設(shè)置目標地址 DMA0SZ = 16; / 設(shè)置傳輸塊大小 DMA0CTL = DMADT_5+DMASRCINCR_3+DMADSTINCR_3; / 重復塊傳輸、源地址和目標地址自動增計數(shù)

40、模式 DMA0CTL |= DMAEN; / 使能DMA通道0 while(1) P1OUT |= 0 x01; / 置位P1.0 DMA0CTL |= DMAREQ; / 啟動塊傳輸 P1OUT &= 0 x01; / 拉低P10 【例8.3.2】 利用DMA0通道采用重復單次傳輸模式將ADC12的A0通道采樣的數(shù)據(jù)保存到全局變量中。ADC12采樣觸發(fā)信號由TB0定時器定時產(chǎn)生，ADC12IFG0標志位觸發(fā)DMA傳輸，程序代碼如下：#include unsigned int DMA_DST; / 定義全局變量用于存儲A0采樣結(jié)果void main(void) WDTCTL = WDT

41、PW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1DIR |= BIT0; / P1.0設(shè)為輸出 P1OUT &= BIT0; / P1.0輸出低電平 P5SEL |= BIT7; / P5.7設(shè)為定時器TB輸出功能 P5DIR |= BIT7; / P5.7設(shè)為輸出8.3 DMA控制器 P6SEL |= BIT0; / 使能A0輸入通道 TBCCR0 = 0 xFFFE; TBCCR1 = 0 x8000; TBCCTL1 = OUTMOD_3; / CCR1工作在置位/復位模式 TBCTL = TBSSEL_2+MC_1+TBCLR; / 參考時鐘為SMCLK，TB工作在增/減計數(shù)模式下

42、 ADC12CTL0 = ADC12SHT0_15+ADC12MSC+ADC12ON;/ 打開ADC，設(shè)置采樣時間 ADC12CTL1 = ADC12SHS_3+ADC12CONSEQ_2; / TBOUT作為采樣觸發(fā)信號，單通道多次采樣 ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0+ADC12INCH_0; / V+=AVcc V-=AVss, ADC12CTL0 |= ADC12ENC; DMACTL0 = DMA0TSEL_24; / DMA觸發(fā)事件選擇ADC12IFGx DMACTL4 = DMARMWDIS; DMA0CTL &= DMAIFG; DMA0CTL = DM

43、ADT_4+DMAEN+DMADSTINCR_3+DMAIE; / DMA工作在重復單次傳輸模式，使能DMA傳輸，目標地址自動增，使能DMA中斷 DMA0SZ = 1; / 傳輸大小為1個字 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0SA,(unsigned long) &ADC12MEM0); / 設(shè)置源地址8.3 DMA控制器 _ _data16_write_addr(unsigned short) &DMA0DA,(unsigned long) &DMA_DST); / 設(shè)置目標地址 _ _bis_SR_regis

44、ter(LPM0_bits + GIE); / 進LPM0并使能全局中斷#pragma vector=DMA_VECTOR / DMA中斷服務(wù)程序_ _interrupt void DMA_ISR(void) switch(_ _even_in_range(DMAIV,16) case 0: break; case 2: / DMA0IFG = DMA Channel 0 P1OUT = BIT0; / 可在此處設(shè)置斷點，查看ADC采樣的數(shù)據(jù)和DMA_DST變量的值 break; case 4: break; / DMA1IFG = DMA Channel 1 default: break;

45、8.3 DMA控制器8.4 硬件乘法控制器8.4.1 硬件乘法控制器概述1. 硬件乘法控制器支持的運算 無符號數(shù)乘法； 有符號數(shù)乘法； 無符號數(shù)乘加； 有符號數(shù)乘加； 8位、16位、24位和32位操作數(shù)； 飽和模式； 小數(shù)模式； 與16位硬件乘法控制器兼容的8位和16位操作； 不需要符號擴展指令的8位和24位乘法操作。2. 32位硬件乘法控制器的結(jié)構(gòu)框圖32位硬件乘法控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖8.4.1所示。硬件乘法控制器的結(jié)構(gòu)可分為4個部分：操作數(shù)輸入模塊（圖中）、乘加運算模塊（圖中）、運算結(jié)果輸出模塊（圖中）及控制寄存器模塊（圖中）。圖8.4.1 硬件乘法控制器的結(jié)構(gòu)框圖8.4 硬件乘法控制器8

46、.4.2 硬件乘法控制器操作硬件乘法控制器支持8位、16位、24位、32位的無符號數(shù)乘法、無符號數(shù)乘加、有符號數(shù)乘法、有符號數(shù)乘加操作。操作數(shù)的大小由寫入操作數(shù)地址的數(shù)據(jù)確定，操作類型則由第一個寫入的操作數(shù)類型決定。1. 操作數(shù)寄存器硬件乘法控制器有兩個32位操作數(shù)寄存器，如圖8.4.1中所示，分別為操作數(shù)OP1和OP2。操作數(shù)OP1定義了12個寄存器，詳細介紹如表8.4.1所示，通過操作數(shù)寄存器可將數(shù)據(jù)載入乘法器中并選擇乘法器的工作模式。當對給定地址寫入第一個低字操作數(shù)（前16位數(shù)據(jù)）時，就選擇了乘法運算的類型，但是，并不開始任何操作。當向后綴為32H的高字寄存器寫入第二個字時，乘法器就認為

47、OP1是32位，否則就認為是16位。在寫入OP2之前寫入的最后一個地址定義了第一個操作數(shù)的長度。OP2寄存器代表第二個寄存器，當?shù)诙€寄存器寫入完畢，乘法運算就開始。一般在取出結(jié)果之前需插入12條指令，以確保運算的完成。8.4 硬件乘法控制器2. 結(jié)果寄存器乘法操作的結(jié)果存儲在64位結(jié)果寄存器中，如圖8.4.1中所示，分別為RES0、RES1、RES2和RES3。為了兼容1616的硬件乘法控制器，可以通過RESLO、RESHI和SUMEXT這3個寄存器訪問8位或16位操作的32位結(jié)果。RESLO寄存器保存計算結(jié)果的低16位，RESHI寄存器保存高16位，在使用和訪問計算結(jié)果方面，RES0、RE

48、S1分別與RESLO和RESHI相同。結(jié)果擴展寄存器SUMEXT的內(nèi)容取決于乘法器的操作模式，具體描述如表8.4.2所示。MPYC標志位反映了乘法器的進位，如果沒有選擇小數(shù)模式或飽和模式，則該位可以作為乘法運算結(jié)果的第33位或第65位，詳細說明見表8.4.2。乘法器模式SUMEXT內(nèi)容及含義MPYC內(nèi)容及含義MPYSUMEXT總是為0000hMPYC總是為0MPYS0000h：運算結(jié)果為正或零0：運算結(jié)果為正或零0FFFFh：運算結(jié)果為負1：運算結(jié)果為負MAC0000h：運算結(jié)果沒有進位0：運算結(jié)果沒有進位0001h：運算結(jié)果有進位1：運算結(jié)果有進位MACS0000h：運算結(jié)果為正或零0：運算

49、結(jié)果沒有進位0FFFFh：運算結(jié)果為負1：運算結(jié)果有進位表8.4.2 SUMEXT及MPYC內(nèi)容及含義列表8.4 硬件乘法控制器3. 小數(shù)模式硬件乘法控制器支持“小數(shù)”相乘運算。首先介紹硬件乘法控制器所支持的“小數(shù)”表示方法：Q格式。圖8.4.2表示的為Q15格式，其表示的為有符號16位數(shù)據(jù)格式，最高有效位是符號位，小數(shù)點后第一位為1/2，之后每一位比前一位的值減小一半。最小的負數(shù)為08000h，最大的正數(shù)是07FFFh。因此，16位有符號的Q15格式可以表示從-1.00.999969482的數(shù)?？梢酝ㄟ^如圖8.4.3所示的右移小數(shù)點法來增大小數(shù)表示的范圍。16位有符號的Q14格式可以表示-2

50、.01.999938965的數(shù)。當MPY32CTL0控制寄存器中的MPYFRAC控制位為1時，硬件乘法控制器小數(shù)模式使能。兩個16位Q15格式數(shù)據(jù)相乘，結(jié)果以16位Q15格式存儲在RES1結(jié)果寄存器中，這個結(jié)果并不是最終的小數(shù)相乘運算結(jié)果，最終的運算結(jié)果需要將RES1寄存器左移一位；兩個32位Q31格式的數(shù)據(jù)相乘，其結(jié)果可以通過讀取RES2和RES3結(jié)果寄存器獲得。圖8.4.2 Q15格式表示圖圖8.4.3 Q14格式標示圖8.4 硬件乘法控制器4. 飽和模式在一般有符號數(shù)運算模式下，硬件乘法控制器不會自動檢測上溢和下溢的發(fā)生。當兩個負數(shù)的和產(chǎn)生正數(shù)范圍內(nèi)的結(jié)果時，發(fā)生下溢；當兩個正數(shù)的和產(chǎn)生

51、負數(shù)范圍內(nèi)的結(jié)果時，產(chǎn)生上溢。但是，在飽和模式下，硬件乘法控制器可以防止有符號數(shù)操作結(jié)果的上溢或下溢。若控制寄存器MPY32CTL0中的MPYSAT控制位被置位，將使能飽和模式。如果發(fā)生上溢，運算結(jié)果將被設(shè)置成正的最大有效值；如果發(fā)生下溢，運算結(jié)果將被設(shè)置成負的最大有效值。15141312111098保留MPYDLY32MPYDLYWRTEN76543210MPYOP2_32MPYOP1_32MPYMxMPYSATMPYFRAC保留MPYC5. 硬件乘法控制器控制寄存器硬件乘法控制器具有一個控制寄存器MPY32CTL0，其在硬件乘法控制器結(jié)構(gòu)框圖中的位置如圖8.4.1中所示。下面將詳細介紹硬件

52、乘法控制器控制寄存器各控制位的含義。8.4 硬件乘法控制器 MPYDLY32：第9位，寫操作延遲控制位。 0：寫操作延遲直到64位運算結(jié)果(RES0RES3)可用； 1：寫操作延遲直到32位運算結(jié)果(RES0RES1)可用。 MPYDLYWRTEN：第8位，延遲寫操作控制位。若給控制位置位，所有對MPY32寄存器的寫操作都要延遲到64位(MPYDLY32=0)或32位(MPYDLY32=1)運算結(jié)果完成之后。 0：寫操作不延遲； 1：寫操作延遲。 MPYOP2_32：第7位，硬件乘法控制器操作數(shù)2的寬度控制位。 0：16位； 1：32位。 MPYOP1_32：第6位，硬件乘法控制器操作數(shù)1的寬

53、度控制位。 0：16位； 1：32位。 MPYMx：第45位，乘法器模式選擇控制位。 00：MPY無符號數(shù)乘法； 01：MPYS有符號數(shù)乘法； 10：MAC無符號數(shù)乘加； 11：MACS有符號數(shù)乘加。 MPYSAT：第3位，飽和模式使能控制位。 0：飽和模式禁止； 1：飽和模式使能。 MPYFRAC：第2位，小數(shù)模式使能控制位。 0：小數(shù)模式禁止； 1：小數(shù)模式使能。MPYC：第0位，硬件乘法控制器進位標志位。如果未選擇飽和模式或小數(shù)模式，該標志位可作為乘法運算結(jié)果的第33位或第65位，因為當切換到飽和模式或小數(shù)模式時該標志位不變化。該標志位置位表示運算結(jié)果有進位，否則清零表示運算結(jié)果沒有進位。8.4 硬件乘法控制器8.4.3 硬件乘法控制器程序舉例【例8.4.1】 編程實現(xiàn)1616無符號乘法運算。#include void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 MPY = 0 x1234; / 載入第一個無符號操作數(shù)