前言

　　MSP430單片機是美國德州儀器(TexasInstruments,TI)于1996年開始推向市場的一種16位超低功耗單片機，它具有極低功耗、高性能、豐富的片上外設(shè)和通信接口等特點。由于將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，所以又稱之為混合信號處理器。

　　MSP430單片機不但具有傳統(tǒng)單片機的特征，還具有一些片上系統(tǒng)的特點。因此，國內(nèi)外很多高等院校已將MSP430系列單片機作為單片機相關(guān)課程的講授對象。

　　利用該單片機進行嵌入式系統(tǒng)教學(xué)具有以下特點。

　　1.結(jié)構(gòu)簡單、資源豐富、使用方便

　　MSP430單片機使用的是16位RISCCPU，存儲結(jié)構(gòu)上采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。各個片上外設(shè)均掛接在內(nèi)部總線上，但外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與CPU之間都是獨立工作的，外設(shè)與CPU通過中斷機制聯(lián)系在一起。MSP430單片機內(nèi)嵌有JTAG邏輯部件，便于下載和在線仿真。

　　MSP430單片機組織結(jié)構(gòu)簡潔、便于理解，其核心部件主要包括時鐘系統(tǒng)、RISCCPU、Flash、RAM和相關(guān)I/O端口，其他片上外設(shè)都是對該類單片機自身的擴展和增強。

　　MSP430系列單片機種類豐富多樣。目前，MSP430單片機涵蓋F1xx、F2xx、G2xx、F4xx、F5xx、F6xx共6大系列，還有集成有無線收發(fā)功能的CC430系列等合計約有600種，能夠滿足大多數(shù)工程應(yīng)用場合的需求。

　　2.有利于減少外圍電路設(shè)計

　　MSP430單片機中集成大量的片上外圍設(shè)備，例如看門狗、模擬比較器、定時器、串行通信接口、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位Σ�拨�ADC、DMA、I/O端口、基本定時器、實時時鐘和USB控制器等。充分利用這些片上外設(shè)，可以減少嵌入式系統(tǒng)外圍電路設(shè)計、簡化設(shè)計流程、節(jié)約成本、提高系統(tǒng)可靠性、縮小PCB和產(chǎn)品體積。

　　3.有利于開展更高層次的學(xué)習(xí)

　　MSP430單片機的內(nèi)核是16位RISCCPU。在整個單片機系列中，屬于中端單片機。在高端32位單片機中，一般是采用RISC核，如CortexM系列單片機。在掌握了MSP430單片機原理及其開發(fā)技術(shù)后，再學(xué)習(xí)32位的高端單片機難度將大為降低。當然，在熟悉MSP430單片機的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)其他類型的單片機(如51單片機)會更加容易。

　　4.MSP430單片機的市場逐漸擴大

　　在美國德州儀器公司多年來不懈的努力下，MSP430單片機的市場份額在不斷增加，在16位單片機市場中獨占鰲頭。即便是在8位單片機市場中，也已對傳統(tǒng)的51單片機形成了強烈沖擊。

　　5.符合目前及未來節(jié)能降耗的要求

　　隨著世界能源危機日趨嚴重，迫切需要節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。MSP430單片機與其他單片機相比在低功耗方面有著不可比擬的優(yōu)勢，推廣使用MSP430單片機符合“節(jié)能降耗”的時代主題。

　　盡管MSP430單片機具有眾多的技術(shù)優(yōu)勢，也是目前嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)所必需的，但是目前能夠用于MSP430單片機教學(xué)的圖書較少。盡管這些圖書在編寫上各有所長，但就課堂教學(xué)來說，仍存在一些不足：①有些圖書內(nèi)容大多直接翻譯TI提供的用戶指南和數(shù)據(jù)手冊，并未做進一步加工或整合；②有些圖書完全工程化的講解方式對工程師或具有一定單片機基礎(chǔ)的人有參考價值，不適合初學(xué)者。因為這些圖書直接講述單片機的工程應(yīng)用，對工作原理講解較少，讀者從這些書中獲取的信息，只是知其然，而不知其所以然，難以激發(fā)創(chuàng)新思維。

　　為此，我們在編寫過程中盡量彌補這些不足，同時融合了我們多年在嵌入式系統(tǒng)方面的科研積累與教學(xué)改革經(jīng)驗，使得本書具有以下鮮明特色。

　　(1)在內(nèi)容組織上打破了傳統(tǒng)的參考書式的講解方式，對各個知識點的內(nèi)容重新劃分整合。然后再按照由淺入深、循序漸進的思路進行重新組織，使之容易被學(xué)生接受。

　　(2)在實例選擇上盡量做到先易后難、先部分后整體，考慮到初學(xué)者的特點，力求使實例做到簡單易懂。首先讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)簡單的例子激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，然后再逐步提高難度、提升水平。先是單個功能、單個模塊的學(xué)習(xí)，逐步轉(zhuǎn)換成對整個系統(tǒng)的分析和設(shè)計。

　　(3)秉承“理論學(xué)習(xí)是認識單片機的起點，設(shè)計單片機系統(tǒng)是最終落腳點”的理念。在理論講解的基礎(chǔ)上，通過實例讓學(xué)生對單片機的認識形象化，配合豐富有趣的習(xí)題練習(xí)使學(xué)生對于單片機的理解硬件化或產(chǎn)品化。

　　本書以MSP430F261x單片機為例，全面而翔實地介紹了MSP430單片機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及常用模塊的使用方法。內(nèi)容組織上不貪大求全，而是盡量做到把最常用、最能反映單片機精髓的知識講細、講精、講透，以達到讓讀者觸類旁通的目的。在組織結(jié)構(gòu)上，全書共分為12章，第1章介紹了與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的基本知識；第2章介紹了MSP430單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部組成，并簡要介紹了MSP430單片機尋址方式、指令系統(tǒng)；第3章主要回顧了MSP430單片機C程序設(shè)計的相關(guān)知識；第4~11章分別講述了MSP430單片機的輸入輸出端口及常用接口設(shè)計、時鐘系統(tǒng)、定時器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、通用串行通信接口、存儲器、DMA等常用片上模塊的工作原理及使用方法；第12章介紹了MSP430單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)。

　　書中各章節(jié)的知識點都提供了簡單易懂的例程，本書所有例程均在IAREmbeddedWorkbenchForMSP430v5和TICCSv5中調(diào)試通過。每章附有大量習(xí)題供學(xué)生課下鞏固本章內(nèi)容，部分習(xí)題可以訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

　　總之，全書結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理，具有一定的通用性、系統(tǒng)性和實用性。內(nèi)容敘述力求簡潔、凝練。力求做到深入淺出的理論講解、簡單易懂的實例設(shè)計、豐富有趣的習(xí)題練習(xí)、獨具匠心的知識體系。為了便于學(xué)習(xí)和閱讀TI公司提供的相關(guān)原始數(shù)據(jù)資料，本書使用的邏輯電路符號與公司官方資料中使用的符號保持一致。

　　在本書的編寫和出版過程中得到了蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電路與系統(tǒng)研究所田毅、張燕、孫曉光、李劍、郭麗杰、楊澤坤、陳麗娜、張垚、趙繼鵬等研究生，以及蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和通信工程專業(yè)部分本科生的協(xié)助。感謝他們在資料搜集、書稿整理、程序調(diào)試、后期校稿等方面所做的工作。此外，書中例題參考了TI官方網(wǎng)站提供的大量例程，個別例題及部分內(nèi)容也參考了互聯(lián)網(wǎng)上的有關(guān)資料，在此向這些資料的作者一并表示誠摯的感謝。

　　需要特別指出的是，本教材的出版得到了蘭州大學(xué)教材建設(shè)基金資助和蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教材建設(shè)基金資助。感謝美國德州儀器公司大學(xué)計劃給予蘭州大學(xué)MSP430&CortexM單片機聯(lián)合實驗室的持續(xù)支持。

　　由于作者水平所限，書中難免存在部分疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正！

　　編者2017年3月于蘭州大學(xué)