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MSP430超低功耗单片机原理与应用(第3版)/高等院校电子信息科学与工程规划教材 pdf epub mobi txt 下载

图书介绍


MSP430超低功耗单片机原理与应用(第3版)/高等院校电子信息科学与工程规划教材


沈建华,杨艳琴,王慈 著

    

发表于2021-05-09

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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302460268
版次:3
商品编码:12214355
包装:平装
丛书名: 高等院校电子信息科学与工程规划教材
开本:16开
出版时间:2017-09-01
用纸:胶版纸
页数:402
字数:608000
正文语种:中文

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具体描述

编辑推荐

单片机应用在物联网时代有了新的发展机遇,对处理器的综合性能要求也越来越高。纵观单片机的发展,以应用需求为目标,市场越来越细化,充分突出以“单片”解决问题,而不像多年前以MCS-51/96等处理器为中心,外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分,主要集中在中、低端应用领域(嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成),在这些应用中,目前也出现了一些新的需求,主要体现在以下几个方面:
(1)以电池供电的应用越来越多,而且由于产品体积的限制,很多是用纽扣电池供 电。要求系统功耗尽可能低,如手持式仪表、水表、玩具等。
(2)随着应用的复杂,对处理器的功能和性能要求不断提高,即既要外设丰富、功能灵活,又要有一定的运算能力,能做一些实时算法,而不仅仅做一些简单的控制。
(3)产品更新速度快,开发时间短,希望开发工具简单、廉价,功能完善。特别是仿真工具要有延续性,能适应多种MCU,以免重复投资,增加开发投入。
(4)产品性能稳定,可靠性高,既能加密保护,又能方便升级。与无线通信技术结合的应用日趋增多。

内容简介

本书以美国德州仪器公司(TI)的MSP430系列超低功耗单片机为核心,介绍了MSP430单片机的特点和选型,详细讲述了MSP430的结构和指令系统,对MSP430全系列(特别是*新的F5xx、F6xx)所涉及的片内外围模块的功能、原理、应用做了详尽的描述,并介绍了MSP43X的开发环境、汇编语言、库函数、C语言程序设计方法,以及单片机低功耗设计、常用接口电路设计和嵌入式软件编程基础等。*后还有几个体现MSP430单片机特点的应用实验设计。本书配套有完整的教学资源,包括PPT课件、配合MSP430 LaunchPad的多功能教学实验系统和实验指导书等。
本书可作为高等院校计算机、电子、自动化、仪器仪表等专业单片机课程的教材,也适合广大从事单片机应用系统开发的工程技术人员作为学习、参考用书。

目录

第1章 概述 1
1.1 单片微型计算机 1
1.1.1 单片机的概念 1
1.1.2 单片机的特点及主要系列 2
1.1.3 单片机的应用 2
1.2 MSP43X系列单片机 3
1.2.1 MSP430系列单片机的特点 3
1.2.2 MSP432系列单片机的特点 5
1.2.3 MSP43X系列单片机的发展和应用 6
1.3 MSP430系列单片机应用选型 8
1.3.1 MSP430系列单片机命名规则 8
1.3.2 MSP430系列单片机选型 8
1.3.3 MSP430芯片封装 17
1.4 本章小结 19
1.5 思考题与习题 19
第2章 MSP430体系结构 20
2.1 MSP430微控制器架构 20
2.2 地址空间 21
2.2.1 中断向量表 22
2.2.2 Flash/ROM 23
2.2.3 信息内存 24
2.2.4 引导内存 24
2.2.5 RAM 24
2.2.6 外设模块 24
2.2.7 特殊功能寄存器 24
2.3 中央控制器(MSP430 CPU) 25
2.3.1 算术逻辑单元 26
2.3.2 MSP430 CPU寄存器 26
2.4 寻址模式 27
2.4.1 寄存器寻址模式 28
2.4.2 变址寻址模式 29
2.4.3 符号寻址模式 29
2.4.4 绝对寻址模式 30
2.4.5 寄存器间接寻址模式 31
2.4.6 自增间接寻址模式 31
2.4.7 立即数寻址模式 32
2.5 指令系统 32
2.5.1 双操作数指令 33
2.5.2 单操作数指令 34
2.5.3 程序流控制—跳转 36
2.5.4 仿真指令 36
2.6 本章小结 39
2.7 思考题与习题 39
第3章 MSP430基本外设 41
3.1 系统时钟与控制 41
3.1.1 系统复位 41
3.1.2 MSP430基础时钟模块 43
3.1.3 中断管理 57
3.1.4 电压监控系统 59
3.1.5 应用举例 61
3.2 低功耗模式 62
3.2.1 低功耗工作模式 63
3.2.2 进入和退出低功耗模式 66
3.2.3 低功耗应用原则 69
3.2.4 应用举例 70
3.3 通用输入/输出端口 71
3.3.1 GPIO基本结构 71
3.3.2 通用输入/输出端口概述 74
3.3.3 具有中断能力的端口 76
3.3.4 不具有中断能力的端口 78
3.3.5 端口COM和S 78
3.3.6 应用举例 78
3.4 定时器 79
3.4.1 定时器的基本工作模式 80
3.4.2 基本定时器1 83
3.4.3 定时器A 86
3.4.4 定时器B 102
3.4.5 定时器D 104
3.4.6 看门狗定时器 107
3.4.7 实时时钟 112
3.4.8 应用举例 116
3.5 DMA控制器 121
3.5.1 DMA控制器的结构与特性 121
3.5.2 DMA控制器的配置和操作 123
3.5.3 DMA寄存器 129
3.5.4 应用举例 134
3.6 比较器B 135
3.6.1 比较器的工作原理 135
3.6.2 比较器B的结构 138
3.6.3 比较器B的应用 138
3.6.4 比较器B寄存器 140
3.6.5 比较器A和比较器A增强模块 143
3.6.6 应用举例 145
3.7 模数转换器 148
3.7.1 ADC的工作原理 149
3.7.2 ADC性能指标 150
3.7.3 ADC12_A特点与结构 150
3.7.4 ADC12_A转换模式 154
3.7.5 ADC寄存器 157
3.7.6 应用举例 164
3.8 数模转换器 167
3.8.1 DAC的工作原理 168
3.8.2 DAC性能指标 168
3.8.3 DAC12结构与特性 169
3.8.4 DAC12操作 170
3.8.5 DAC12寄存器 173
3.8.6 应用举例 177
3.9 LCD液晶驱动模块 179
3.9.1 LCD_B的主要特点及结构 180
3.9.2 LCD控制器的使用 181
3.9.3 应用举例 186
3.10 硬件乘法器 190
3.10.1 硬件乘法器结构 191
3.10.2 硬件乘法器操作 192
3.10.3 应用举例 195
3.11 Flash编程 198
3.11.1 Flash存储器结构 199
3.11.2 Flash存储器操作 201
3.11.3 Flash存储器寄存器 204
3.11.4 应用举例 207
3.12 本章小结 208
3.13 思考题与习题 208
第4章 MSP430通信接口 214
4.1 通信系统概述 214
4.1.1 通信系统模型 214
4.1.2 通信模式 214
4.1.3 MSP430单片机的串行通信功能 216
4.2 USCI模块概述 217
4.2.1 初始化序列 217
4.2.2 波特率生成 218
4.3 通用异步通信协议UART模式 219
4.3.1 UART概述 219
4.3.2 UART通信协议标准 220
4.3.3 基于MSP430的UART 222
4.3.4 异步多机通信模式 224
4.3.5 USCI模块中断 225
4.3.6 UART模块寄存器 226
4.3.7 应用举例 232
4.4 串行外设接口协议SPI模式 233
4.4.1 SPI的特点 234
4.4.2 SPI模式操作 234
4.4.3 SPI模块寄存器 238
4.4.4 应用举例 240
4.5 内部集成电路协议I2C模式 243
4.5.1 I2C概述 243
4.5.2 I2C模式操作 245
4.5.3 I2C模块寄存器 250
4.5.4 应用举例 255
4.6 通用串行总线协议USB模块 263
4.6.1 USB总线协议 263
4.6.2 USB传输类型 265
4.6.3 MSP430 USB模块简介 270
4.6.4 USB模块操作 271
4.6.5 USB模块寄存器 274
4.7 本章小结 275
4.8 思考题与习题 275
第5章 MSP430软硬件开发环境 278
5.1 CCSv6软件开发环境 278
5.1.1 CCSv6概述 278
5.1.2 CCSv6的安装 278
5.1.3 CCSv6工程开发 280
5.1.4 CCSv6资源管理器介绍及应用 286
5.2 IAR Embedded Workbench嵌入式开发工具 289
5.2.1 IAR EW概述 289
5.2.2 IAR EW430的安装 290
5.2.3 IAR EW430工程开发 291
5.3 嵌入式程序设计 295
5.3.1 嵌入式C程序设计简介 295
5.3.2 编程风格 297
5.3.3 数据类型及声明 306
5.3.4 操作符与表达式 314
5.3.5 函数 317
5.3.6 指针 319
5.3.7 MSP430单片机C语言程序设计 321
5.4 DriverLib简介 325
5.4.1 DriverLib概述 325
5.4.2 DriverLib函数简介及应用举例 326
5.5 MSP430硬件开发工具 339
5.5.1 MSP-EXP430G2(LaunchPad)实验开发板 339
5.5.2 MSP-EXP430F5529(LaunchPad) 341
5.5.3 MSP430F6638(LaunchPad)实验开发板 345
5.5.4 DY-LaunchKit开发板资源 347
5.6 本章小结 349
5.7 思考题与习题 350
第6章 MSP430应用系统设计 351
6.1 MSP430电源与低功耗设计 351
6.1.1 电池选择 351
6.1.2 超低静态电流LDO 353
6.1.3 低功耗设计 354
6.2 常用接口设计 358
6.2.1 发光二极管 358
6.2.2 键盘 359
6.2.3 LED数码管 367
6.2.4 液晶显示屏 371
6.2.5 继电器 377
6.3 嵌入式无线通信 379
6.3.1 Wi-Fi技术 379
6.3.2 蓝牙技术 382
6.3.3 ZigBee技术 386
6.3.4 Sub-1 GHz 388
6.4 低功耗无线温度采集仪 390
6.4.1 LightBlue APP简介 391
6.4.2 电路实现 391
6.4.3 低功耗无线温度采集仪设计与实现 392
6.5 音频录播器 394
6.5.1 WAV音频文件解析 395
6.5.2 电路实现 395
6.5.3 音频录播器设计与实现 397
6.6 本章小结 399
6.7 思考题与习题 400
参考文献 401

精彩书摘

第1章 概 述
1.1 单片微型计算机
1.1.1 单片机的概念
微型计算机具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等一系列优点,因此一问世就显示出强大的生命力,被广泛用于国防、工业生产和商业管理等领域。特别是近年来微处理器(MPU)的高速发展,使其渗透到人类生活的各个领域,给人类世界带来了难以估量的深刻变革。
纵观微处理器的发展,可以明显地看出其正朝着两个方向进行。一是朝着具有复杂数据运算、高速通信、信息处理等功能的高性能计算机系统方向发展。这类系统以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输入/输出设备齐全为主要特点,采用高级语言、应用语言编程,适用于数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等应用。另一方面,在有些应用领域,如智能化仪器仪表、电信设备、自动控制设备、汽车乃至家用电器等,对运算、控制功能的要求相对并不复杂,但对体积、成本、功耗等的要求却比较苛刻。为适应这种需求,产生了一种将中央处理器、存储器、I/O接口电路以及连接它们的总线都集成在一块芯片上的计算机,即所谓的单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),简称单片机。单片机在设计上主要突出了控制功能,调整了接口配置,在单一芯片上制成了结构完整的计算机。
单片机分为通用型和专用型两大类,通常所说的单片机,包括本书介绍的MSP430系列单片机都属于通用型单片机。通用型单片机把可开发的资源全部提供给使用者。专用型单片机也称专用微控制器,是针对某些应用专门设计的,例如频率合成调谐器、MP3播放器、打印机控制器等。
1974年美国德州仪器公司(TI)在开发4位单片机TMS1000时,首次提出可编程SoC的概念,当时这是计算器、烤箱等应用的理想选择。随着这类处理器广泛应用于各种控制系统,单片机也被称为微控制器(MCU)。MCU现已是许多物理系统的核心,具有更高的集成度和更低的功耗。
微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)是目前最常用的3种可编程处理器,它们根据确定的程序执行相应的指令,其架构特性源于1971年开发的第一款微处理器。微控制器具有有限的输入和输出,能够嵌入到完整系统中,目前中等规模微控制器的性能,比首次执行太空任务的计算机还高几个数量级。
1.1.2 单片机的特点及主要系列
单片机的结构特点如下:
? 时钟频率比通用MPU和DSP低,一般小于100MHz/100MIPS(MIPS:每秒百万条指令数)。
? 功耗比MPU和DSP低几个数量级。
? 字长一般为8~32位。
? 内存有限,通常小于1MB。
? 具有几个到上百个输入/输出引脚。
单片机的应用特点如下:
? 小巧灵活、成本低、易于产品化,能方便地组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。
? 面向控制,能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务,从而能获得最佳性能价格比。
? 抗干扰能力强,适应温度范围宽,在各种恶劣环境下都能可靠工作。
? 可以方便地实现多机和分布式控制,使整个系统的效率和可靠性大为提高。
单片机由于应用面广、生产批量大而使成本低廉(目前可低至1元人民币左右);系统结构简单而使可靠性增加;采用CMOS工艺又极大地降低了功耗,因此单片机问世之后就成为微型计算机的重要分支,发展迅速,从4位、8位、16位到32位单片机种类已有数百种,世界年销售量达数十亿片。在20世纪80年代到90年代,国内广泛使用Intel的MCS51系列和Motorola的68HC系列8位单片机。目前,除了TI的MSP430系列单片机,主要 的单片机还有Atmel的AVR系列、Microchip的PIC16/32系列以及NXP、ST的ARM系列等。
……

前言/序言

单片机应用在物联网时代有了新的发展机遇,对处理器的综合性能要求也越来越高。纵观单片机的发展,以应用需求为目标,市场越来越细化,充分突出以“单片”解决问题,而不像多年前以MCS-51/96等处理器为中心,外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分,主要集中在中、低端应用领域(嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成),在这些应用中,目前也出现了一些新的需求,主要体现在以下几个方面:
(1)以电池供电的应用越来越多,而且由于产品体积的限制,很多是用纽扣电池供 电。要求系统功耗尽可能低,如手持式仪表、水表、玩具等。
(2)随着应用的复杂,对处理器的功能和性能要求不断提高,即既要外设丰富、功能灵活,又要有一定的运算能力,能做一些实时算法,而不仅仅做一些简单的控制。
(3)产品更新速度快,开发时间短,希望开发工具简单、廉价,功能完善。特别是仿真工具要有延续性,能适应多种MCU,以免重复投资,增加开发投入。
(4)产品性能稳定,可靠性高,既能加密保护,又能方便升级。与无线通信技术结合的应用日趋增多。
美国德州仪器公司(TI)推出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器(Mixed Signal Processor),集多种领先技术于一体,以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试等定义了新一代超低功耗单片机。加之TI优良的服务(全球免费快速网上样片申请、丰富的技术资料、大学计划资源等),充分体现了世界级著名IC厂商的实力和综合优势。
在超低功耗方面,其处理器功耗(1.8~3.6V,0.1~400μA,RTC运行约0.5μA,约100μA/MIPS)和口线输入漏电流(最大50nA)在业界都是最低的,远低于其他系列产品。
在运算性能上,其16位RISC结构,使MSP430在16MHz晶振工作时,指令速度可达16MIPS(注意:同样8MIPS的指令速度,在运算性能上16位处理器比8位处理器不止高两倍)。同时,MSP430中 MSP430超低功耗单片机原理与应用(第3版)/高等院校电子信息科学与工程规划教材 下载 mobi epub pdf txt

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