Tổng quan về MPS 430

Tổng quan về MPS 430, tổng quan về, v Tổng quan về MPS 430 Tổng quan về MPS 430 Tổng quan về MPS 430 Tổng quan về MPS 430 v Tổng quan về MPS 430 Tổng quan về MPS 430 v Tổng quan về MPS 430 v vTổng quan về MPS 430 Tổng quan về MPS 430 vTổng quan về MPS 430

I. Tổng quan về MSP430: MSP 430 là họ vi điều khiển cấu trúc RISC 16-bit được sản xuất bởi công ty Texas Instruments. MSP là chữ viết tắt của “MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER”. Là dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn thấp, khoảng điện áp nguồn cấp từ 1.8V – 3.6V. MSP 430 kết hợp các đặc tính của một CPU hiện đại và tích hợp sẵn các module ngoại vi. Đặc biệt Chíp MSP 430 là giải pháp thích hợp cho những ứng dụng yêu cầu trộn tín hiệu. Những đặc tính của dòng MSP 430 bao gồm: • Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V. • Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp: - Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2,2 V. - Chế độ chờ: 0.7 μA. - Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA. • Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs. • Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns • Cấu hình các module Clock cơ bản: - Tần số nội lên tới 16 MHz với 4 hiệu chỉnh tần số +- 1%. - Thạch anh 32 KHz. - Tần số làm việc lên tới 16 MHz. - Bộ cộng hưởng. - Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài. - Điện trở bên ngoài. • Timer_A 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit • Timer_B 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit • Giao diện truyền thông nối tiếp: - Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud. - Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio). - Chuẩn giao tiếp động bộ SPI. - Chuẩn giao tiếp I2C. • Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu và chốt. Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu. • Hai bộ khuếch đại thuật toán (hoạt động) có thể định cấu hình (Đối với MSP 430x22x4). • Bảo vệ sụt áp. • Bộ nạp chương trình. • Module mô phỏng trên chip. • Các thành viên của dòng MSP 430 bao gồm: - MSP430F2232: 8KB + 256B Flash Memory 512B RAM. - MSP430F2252: 16KB + 256B Flash Memory 512B RAM. - MSP430F2272: 32KB + 256B Flash Memory 1KB RAM. - MSP430F2234: 8KB + 256B Flash Memory 512B RAM. - MSP430F2254: 16KB + 256B Flash Memory 512B RAM. - MSP430F2274: 32KB + 256B Flash Memory 1KB RAM. MSP430 được sử dụng và biết đến đặc biệt trong những ứng dụng về thiết bị đo có sử dụng hoặc không sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi rất thấp. Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v và 5 chế độ bảo vệ nguồn. Với sự tiêu thụ dòng rất thấp trong chế độ tích cực thì dòng tiêu thụ là 200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby thì dòng tiêu thụ là 0.7uA. Và chế độ tắt chỉ duy trì bộ nhớ Ram thì dòng tiêu thụ rất nhỏ 0.1uA. MSP430 có ưu thế về chế độ nguồn nuôi. Thời gian chuyển chế độ từ chế độ standby sang chế độ tích cực rất nhỏ (< 6us). Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển thị LCD. 16 bit thanh ghi, 16 bit RISC CPU. Có một đặc điểm của họ nhà MSP là khi MCU không có tín hiệu dao động ngoại, thì MSP sẽ tự động chuyển sang hoạt động ở chế độ dao động nội. Kiểu chân thiết kế: TA PACKAGED DEVICES PLASTIC 38-PIN TSSOP (DA) PLASTIC40-PINQFN (RHA) 4 0°C to 85°C MSP430F2232IDA MSP430F2252IDA MSP430F2272IDA MSP430F2234IDA MSP430F2254IDA MSP430F2274IDA MSP430F2232IRHA MSP430F2252IRHA MSP430F2272IRHA MSP430F2234IRHA MSP430F2254IRHA MSP430F2274IRHA 4 0°C to 105°C MSP430F2232TDAw MSP430F2252TDAw MSP430F2272TDAw MSP430F2234TDA MSP430F2254TDA MSP430F2274TDA MSP430F2232TRHAw MSP430F2252TRHAw MSP430F2272TRHAw MSP430F2234TRHA MSP430F2254TRHA MSP430F2274TRHA Bảng 1: Kiểu thiết kế MSP430 Sơ đồ chân của các loại MSP 430: Hình 1: Các kiểu chân của MSP430. II. MSP430F2274: Sơ đồ khối của vi điều khiển MSP 430F2274: Hình 2: Sơ đồ khối của MSP 430F2274 Cấu trúc chung của MSP430: Hình 3: Cấu trúc chung của MSP430 Tìm hiểu về CPU của MSP430F2274: CPU có kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set Computer) là một kiến trúc vi xử lý theo hướng đơn giản hóa tập lệnh. Các lệnh được xây dựng để có thể thực hiện với chỉ 1 chu kỳ máy. Mặt khác bus dữ liệu và bus địa chỉ (có độ rộng 16 bít) tách dời nhau điều này giúp cho quá trình đọc dữ liệu và mã lệnh có thể diễn ra đồng thời do đó nâng cao hiệu suất làm việc của vi xử lý. CPU gồm 16 thanh ghi 16 bit. R0-15 có các chức năng đặc biệt. Các thanh ghi còn lại được sử dụng với mục đích chung. CPU có sơ đồ khối như sau: Hình 4: kiến trúc RISC của CPU Các chế độ định địa chỉ: MSP 430 có 7 chế độ định địa chỉ: + Chế độ thanh ghi. + Chế độ chỉ số. + Chế độ định địa chỉ ký hiệu. + Chê độ định địa chỉ tuyệt đối. + Chế độ định địa chỉ thanh ghi gián tiếp. + Chế độ định địa chỉ tăng tự động. + Chê độ định địa chỉ tức thời. Vùng địa chỉ: Vùng nhớ có thể định địa chỉ có dung lượng là 128 KB. Hình 5: Sơ đồ vùng nhớ chương trình và dữ liệu a. Bộ nhớ chương trình và dữ liệu Flash/ ROM: Địa chỉ bắt đầu của bộ nhớ chương trình và dữ liệu Flash/ ROM phụ thuộc vào dung lượng hiện thời và sự thay đổi của thiết bị, địa chỉ kết thúc là 0x1FFFF. b. RAM: Vùng nhớ RAM bắt đầu từ địa chỉ 0200h, địa chỉ kết thúc phụ thuộc vào dung lượng hiện thời và sự thay đổi của thiết bị. RAM có thể sử dụng cho cả hai mã và dữ liệu c. Các module ngoại vi: Vùng địa chỉ từ 0100h – 01FFh là vùng địa chỉ của các module ngoại vi 16 bít. Vùng địa chỉ từ 010h – 01Fh được đăng ký cho các module ngoại vi 8 bít. d. Vùng địa chỉ của các thanh ghi đặc biệt (SFRs): Một vài thiết bị ngoại vi được hỗ trở bởi các thanh ghi có chức năng đặc biệt, được định địa chỉ byte và bao gồm 16 byte thấp của vùng địa chỉ. Tổ chức bộ nhớ: Hình 6: Tổ chức bộ nhớ Byte có thể nằm ở vùng địa chỉ chẵn hoặc lẻ. Word chỉ nằm ở vùng địa chỉ chẵn, khi sử dụng cấu trúc word chỉ có vùng địa chỉ chẵn được sử dụng. Byte thấp của 1 word luôn là vùng địa chỉ chẵn. Byte cao của word nằm ở địa chỉ lẻ tiếp theo. Bộ nhớ có thể được mở rộng thậm chí vượt quá số địa chỉ có thể định địa chỉ trực tiếp, đây là một ưu điểm của bộ nhớ có cấu trúc kiểu RISC. Bộ nhớ được chia thành các Bank, tại một thời điểm chỉ có một Bank được truy xuất. Chức năng các chân: Bảng 2: Bảng chức năng các chân. • Chân P1.0/TACLK/ADC10CLK (29):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ vào xung clock TACLK của Timer A.  Bộ chuyển đổi xung của ADC10 • Chân P1.1/TA0 (30):  Chân xuất / nhập số.  Timer_A: Ngõ vào CCI0A chế độ capture, ngõ ra OUT0 chế độ so sánh. • Chân P1.1/TA0 (31):  Chân xuất / nhập số.  Timer_A: Ngõ vào CCI1A chế độ capture, ngõ ra OUT1 chế độ so sánh. • Chân P1.3/TA0 (32):  Chân xuất / nhập số.  Timer_A: Ngõ vào CCI2A chế độ capture, ngõ ra OUT2 chế độ so sánh. • Chân P1.4/SMCLK/TCK (33):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ ra SMCLK (Sub-Main clock) của khối tạo dao động nội.  Ngõ vào kiểm tra xung clock TCK . • Chân P1.5/TA0/TMS (34):  Chân xuất / nhập số  Ngõ ra OUT0 củaTimer_A chế độ so sánh.  TSM: Ngõ vào lựa chọn chế độ kiểm tra. • Chân P1.6/TA1/TDI/TCLK (35):  Chân xuất / nhập số  TA1: ngõ ra OUT1của Timer A ở chế độ so sánh.  TDI: Ngõ vào kiểm tra dữ liệu.  TCLK: Ngõ vào kiểm tra xung clock. • Chân P1.7/TA2/TDO/TDI (36):  Chân xuất / nhập số  TA2: ngõ ra OUT2 của Timer A ở chế độ so sánh:.  TDI: Ngõ vào kiểm tra dữ liệu.  TDO: Ngõ ra kiểm tra dữ liệu. • Chân P2.0/ACLK/OA0I0 (6):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ ra xung clock ACLK.  Ngõ vào tương tự A0 của kênh ADC10. • Chân P2.1/TAINCLK/SMCLK/A1/OA0O (7):  Chân xuất / nhập số.  Timer_A.  Kênh ADC10: Ngõ vào kênh tương tự A1, ngõ ra kênh tương tự OA0.  Xung clock INCLK của Timer_A  Xung clock chủ SMCLK • Chân P2.2/TAINCLK/SMCLK/A1/OA0O (8):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ vào tương tự A1 kênh ADC10  Ngõ vào CCI0B của Timer_A chế độ capture.  Ngõ ra OUT0 của kênh ADC10 chế độ so sánh.  Ngõ vào tương tự A2 • Chân P2.3/TA1/A3/V REF- /V eREF- /OA1I1/OA1O (27):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ vào CCI1 của Timer_A.  Ngõ ra OUT1 kênh ADC10 chế độ so sánh  Ngõ vào tương tự A3 của kênh ADC10.  Điện áp tham chiếu âm V REF- / V eREF- • Chân P2.4/TA2/A4/V REF+ /V eREF+ /OA1I0 (28):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ vào tương tự A4 của kênh ADC10  Ngõ ra OUT2 của Timer_A chế độ so sánh.  Điện áp tham chiếu dương V REF+ / V eREF+ • Chân P2.5/R OSC (40):  Chân xuất / nhập số.  Ngõ vào điện trở ngoài để định nghĩa tần số DCO. [...]... Xóa Timer_B Khi bit này được set, giá trị bộ đếm, bộ chia xung đều được xóa về 0 + TBIE Bit 1: Cho phép ngắt Timer_B Bit =1 cho phép ngắt, bit = 0 cấm ngắt + TBIFG Bit 0: Cờ ngắt Bit = 0 không có ngắt nào chờ, bit = 1 có ngắt đang chờ phục vụ Khi ngắt đã được phục vụ Bit tự động được xóa về 0 Bộ khuếch đại thuật toán OA: MSP 430 có 2 bộ khuếch đại thuật toán với nhiều kênh khác nhau Đặc tính của các... xung + Bit = 1 Cò ngắt được set khi có cạnh xuống của xung c) Thanh ghi cho phép ngắt P1IE và P2IE: - Mỗi bít PxIE cho phép hay cấm ngắt và liên quan đến cờ ngắt tương ứng: + Bit = 0: Cấm ngắt + Bit = 1: Cho phép ngắt Địa chỉ các thanh ghi xuất/nhập số: MSP 430 được cấu hình để làm việc với BYTE, điều này sẽ gây khó khăn cho người lập quen làm việc với BIT Để có thể làm việc với BIT ta phải định nghĩa... MCx MCx 00 01 10 11 Mode Stop Up Continuous Up/down Hoạt động Timer được tạm dừng Timer đếm từ 0 tới giá trị đỉnh của TACCR0 Timer đếm từ 0 tới 0FFFFh Timer đếm từ 0 đến giá trị đỉnh của TACCR0 rồi đếm về 0 Các ngắt của Timer_A: Có hai ngắt được tạo ra do Timer_A: + Vector ngắt TACCR0 cho TRCCR0 CCIFG + Vector ngắt TAIV cho tất cả các cờ ngắt CCIFG khác và TAIFG Trong chế độ lưu trữ CCIFG được set khi... đặc biệt sau: + Kích thước của Timer có thể lập trình được có độ dài 8, 10, 12 hoặc 16 Bit + Thanh ghi TBCCRx là 2 bộ đệm có thể được nhóm lại + Tất cả các đầu ra của Timer_B đều có thể đặt ở trạng thái tổng trở cao + Chức năng của bit SCCI không được thực hiện trong Timer_B Hoạt động của Timer_B: Timer hoạt động ở chế độ Counter: Khi hoạt động ở chế độ đếm giá trị thanh ghi TBR tăng hoặc giảm (tùy thuộc... Continuous 11 Up/down Hoạt động Tạm dừng Timer Timer đếm từ 0 tới giá trị đỉnh của TBCL0 Timer đếm từ 0 tới giá trị được lựa chọn bởi bít CNTLx Timer đếm từ 0 đến giá trị đỉnh của TBCL0 rồi đếm xuống về 0 Các ngắt của Timer_B: Timer_B có thể tạo ra 2 ngắt: + Vector ngắt TBCCR0 cho TBCCR0 CCIFG + Vector ngắt TBIV cho các cờ ngắt CCIFG và TBIFG Vector ngắt TBCCR0:Vector ngắt TBCCR0 là ngắt có mức độ... Timer: Không hoạt động:\ nếu chế độ whatchdog được lựa chọn Hoạt động nếu chế độ timer được lựa chọn - OFIE : Cho phép dừng bộ phát xung - NMIIE : Cấm không cho phép ngắt được Cấu trúc xuất nhập: Chíp MSP 430F2274 có thể lên tới 8 port xuất nhập từ P1 – P7 Mỗi port có 8 chân Mỗi chân đều có những chức năng đặc biệt có thể định hướng làm đầu vào hoặc đầu ra, có thể đọc truy suất hoặc điều khiển Ports P1... Nguồn đơn, hoạt động ở chế độ dòng thấp + Có thể lựa chọn cấu hình bằng phần mềm + Phần mềm có thể lựa chọn điện trở bậc thang phản hồi cho PGA Hình 13: Sơ đồ khối của OA Các kênh chuyển đổi ADC: MSP 430 có 2 kênh chuyển đổi ADC 10 bit, ADC10 và ADC12 Kênh chuyển đổi ADC10: Các đặc tính của kênh chuyển đổi ADC10: + Tốc độ chuyển đổi lớn nhất lớn hơn 200ksps + Bộ chuyển đổi 10 bit đơn không bị lỗi mã... tương tự Ax, V eREF+, and VREF− + động thời cũng là các chân xuất/nhập Các chân này là dạng cổng CMOS, khi được lựa chọn làm ngõ vào chuyển đổi có thể tạo ra dòng điện ký sinh có giá trị rất nhỏ từ Vcc về GND Có thể cấm khuếch đại dòng ký sinh này bằng cách sử dụng bit ADC10Aex Điện áp tham chiếu: Ta có thể lựa chọn điện áp tham chiếu nội bằng cách set bit REFON = 1, khi REFON = 0 lựa chọn điện áp tham... chọn giá trị điện áp tham chiếu nội Khi REF2_5V = 1điện áp tham chiếu nội là 2.5 V Khi REF2_5V = 0 điện áp tham chiếu nội là 1.5 V Đặc tính công suất thấp của điện áp tham chiếu nội: Mọi thiết kế của MSP 430 đếu hướng tới tiêu chí tiết kiệm năng lượng Kênh ADC10 tự chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng khi điện áp tương tự ngõ vào không đổi, nó kích hoạt trở lại khi cần thiết Khi không có nguồn xung... mẫu có thể là 4, 8, 16 hoặc 64 chu kỳ xung, thời gian chuyển đổi là 13 chu kỳ xung Hình 16: Thời gian lấy mẫu Tính toán thời gian lấy mẫu: Khi SAMPCON = 0 tất cả các ngõ vào tương tự Ax đều ở trạng thái tổng trở cao Khi SAMPCON = 1 tín hiệu tương tự ngõ vào được đưa qua một mạch lọc thông thấp RC Sơ đồ tương đương như sau: Nội trở của nguồn Rs và Ri ảnh hưởng đến thời gian lấy mẫu Thời gian lấy mẫu tối . to 85°C MSP430F2232IDA MSP430F2252IDA MSP430F2272IDA MSP430F2234IDA MSP430F2254IDA MSP430F2274IDA MSP430F2232IRHA MSP430F2252IRHA MSP430F2272IRHA MSP430F2234IRHA MSP430F2254IRHA MSP430F2274IRHA . to 105°C MSP430F2232TDAw MSP430F2252TDAw MSP430F2272TDAw MSP430F2234TDA MSP430F2254TDA MSP430F2274TDA MSP430F2232TRHAw MSP430F2252TRHAw MSP430F2272TRHAw MSP430F2234TRHA MSP430F2254TRHA MSP430F2274TRHA Bảng. MSP430 Sơ đồ chân của các loại MSP 430: Hình 1: Các kiểu chân của MSP430. II. MSP430F2274: Sơ đồ khối của vi điều khiển MSP 430F2274: Hình 2: Sơ đồ khối của MSP 430F2274 Cấu trúc chung của MSP430: Hình