Архитектура MSP430

Регистры процессора

Шестнадцать 16-битных регистров: R0 — счётчик команд PC, R1 — указатель стека SP, R2 — регистр состояния SR, R3 — генератор констант, R4–R15 — общего назначения. PC и SP всегда чётные: команды занимают 2, 4 или 6 байтов, а стек работает словами.

Биты режимов пониженного потребления лежат прямо в SR, поэтому при входе в прерывание режим сохраняется в стеке вместе с регистром состояния.

Карта памяти

Адресное пространство общее для всех областей; код всегда выбирается с чётных адресов. Пример — MSP430G2553 по таблице 8 даташита:

ОЗУ у всех MSP430 серии 2xx начинается с 0x0200, а флеш-память заканчивается на 0xFFFF — начало зависит от объёма. Если по адресу вектора сброса 0xFFFE записано 0xFFFF (флеш-память не запрограммирована), процессор после включения сразу уходит в LPM4.

Режимы работы

Пять режимов пониженного потребления задаются битами SR:

Разрешённое прерывание будит процессор из любого режима: при входе в обработчик SR и PC сохраняются в стеке, а биты CPUOFF, SCG1 и OSCOFF сбрасываются. По RETI восстанавливается сохранённый SR — и процессор снова засыпает. Чтобы после прерывания продолжить основную программу, обработчик сбрасывает биты режима в сохранённой копии SR, например BIC #CPUOFF,0(SP).

Токи MSP430G2553 по даташиту при 2,2 В и 25 °C:

TI советует строить программу так, чтобы микроконтроллер как можно больше времени проводил в LPM3, а просыпался по прерываниям: DCO запускается примерно за микросекунду — у G2553 по даташиту не дольше 1,5 мкс из LPM3 и LPM4 при 3 В.

Тактирование

Модуль Basic Clock+ серии 2xx имеет до четырёх источников и три выходных сигнала:

На MSP430G2553 записаны калибровочные константы DCO для 1, 8, 12 и 16 МГц: их копируют в регистры BCSCTL1 и DCOCTL. Разброс частоты 1 МГц — до ±3 % по температуре или напряжению и до ±6 % во всём диапазоне. Предельная частота процессора зависит от питания: 6 МГц при 1,8 В, 12 МГц при 2,7 В и 16 МГц при 3,3 В. Настройка DCO, кварцев и систем тактирования CS у семейств с FRAM — на странице «Тактирование MSP430».

Прерывания и сброс

Векторы прерываний занимают верхние слова флеш-памяти, и чем выше адрес вектора, тем выше приоритет. У MSP430G2553 самый старший вектор 0xFFFE — сброс: включение питания, вывод RST, сторожевой таймер, нарушение ключа флеш-памяти; ниже по убыванию приоритета — NMI и сбой генератора (0xFFFC), Timer1_A3, компаратор, сторожевой таймер в режиме интервала, Timer0_A3, приём и передача USCI, АЦП, порт P2 и порт P1 (0xFFE4).

После сброса по питанию выводы портов становятся входами, SR обнуляется, сторожевой таймер работает, а в PC загружается адрес из вектора сброса. Программа должна сама установить указатель стека — обычно на верх ОЗУ — и настроить сторожевой таймер.

Сторожевой таймер

После каждого сброса сторожевой таймер WDT+ включён в режиме watchdog с интервалом 32768 тактов DCO — около 32 мс при 1 МГц. Если программа его не обслуживает и не останавливает, микроконтроллер перезагружается. Любая запись в регистр WDTCTL должна быть словной и содержать пароль 05Ah в старшем байте; запись с другим значением сама вызывает сброс. Остановка таймера — первая строка почти любой программы:

WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;  /* stop the watchdog: password 0x5A00 plus the hold bit */

Порты ввода-вывода

Каждым портом управляет набор 8-битных регистров, бит регистра соответствует выводу:

У MSP430G2553 в корпусе DIP-20 — 16 линий ввода-вывода: P1.0–P1.7 и P2.0–P2.5, а выводы 18 и 19 — XOUT и XIN для кварца, которые можно переключить в линии P2.7 и P2.6. Обзор семейств и выбор микросхемы — в разделе «MSP430», о режимах сна других микроконтроллеров — в статье о режимах сна.