Обзор MSP430F169
Микроконтроллер MSP430F169 входит в семейство MSP430 компании Texas Instruments. Он состоит из нескольких устройств, которые имеют различные наборы периферийных устройств, предназначенных для различных применений. Архитектура этих микроконтроллеров в сочетании с пятью режимами низкого энергопотребления была тщательно настроена для оптимизации продолжительности работы от батареи в портативных измерительных приложениях. Кроме того, цифровой генератор (DCO) обеспечивает быстрое пробуждение из режимов низкого энергопотребления в активный режим за менее чем 6 мкс.
Эти микроконтроллеры находят типичное применение в сенсорных системах, промышленных системах управления, портативных измерительных приборах и других подобных областях.
Особенности
- Низкое энергопотребление;
- Пять режимов энергосбережения;
- Трехканальный внутренний DMA;
- Последовательное встроенное программирование;
- Программируемая защита кода с помощью предохранителя безопасности;
- С детектором пониженного напряжения и загрузчиком bootstrap;
- Монитор напряжения питания с программируемым уровнем обнаружения.
Конфигурация выводов
MSP430F169 доступен в 64-контактном и 100-контактном исполнении с разными конфигурациями контактов.
В 64-контактной версии некоторые ключевые контакты включают:
| Типы выводов | Имя вывода | Описание |
|---|---|---|
| Выводы питания | VCC | Вход положительного напряжения питания |
| GND | Земля | |
| RST/NMI | Вход сброса и немаскируемое прерывание | |
| TEST | Вход/выход тестового режима | |
| AVSS/AVCC | Земля и опорное напряжение для ADC | |
| DVSS/DVCC | Земля и опорное напряжение цифровых цепей | |
| Выводы ввода/вывода | P1.x-P8.x | Выводы ввода/вывода общего назначения |
| Выводы связи | UCA0CLK | Вход/выход тактового сигнала модуля USART A0 |
| UCA0STE | Вход/выход STE модуля USART A0 | |
| UCA0TXD | Выход передаваемых данных модуля USART A0 | |
| UCA0RXD | Вход принимаемых данных модуля USART A0 | |
| UCB0CLK | Вход/выход тактового сигнала модуля SPI B0 | |
| UCB0STE | Вход/выход STE модуля SPI B0 | |
| UCB0SIMO | Выход передаваемых данных модуля SPI B0 | |
| UCB0SOMI | Вход принимаемых данных модуля SPI B0 | |
| UCB0SDA | Вход/выход данных модуля I2C B0 | |
| UCB0SCL | Вход/выход тактового сигнала модуля I2C B0 | |
| Таймеры и счётчики | TA0CCR0-TA0CCR6 | Таймер A0: регистр захвата/сравнения 0-6 |
| Регистр управления таймером A0 | ||
| TB0CCR0-TB0CCR2 | Таймер B0: регистр захвата/сравнения 0-2 | |
| Регистр управления таймером B0 | ||
| Аналоговые выводы | ADC12CLK | Вход тактового сигнала ADC12 |
| ADC12MEM0-ADC12MEM15 | ADC12: регистр памяти 0-15 | |
| AVREF+ | Вход положительного опорного напряжения для ADC | |
| AVREF- | Вход отрицательного опорного напряжения для ADC | |
| Выводы JTAG | TCLK | Вход/выход тестового тактового сигнала |
| TDI | Вход тестовых данных | |
| TDO | Выход тестовых данных | |
| Выводы специальных функций | ACLK | Вход кварцевого генератора 32.768 kHz |
| SMCLK | Выход основного системного тактового сигнала | |
| RTCCLK | Вход/выход тактового сигнала реального времени |
Спецификация
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| CPU | 16-bit RISC |
| Частота | 8 MHz |
| Флеш-память | 16 KB |
| RAM | 2 KB |
| Мощность в режиме ожидания | 1.1 µA |
| Мощность в активном режиме | 330 µA при 1 MHz, 2.2 V |
| Время пробуждения | менее 6 µs |
| Время цикла инструкции | 125 ns |
| Напряжение питания | От 1.8 V до 3.6 V |
| Аналого-цифровой преобразователь | 12-bit |
| Таймер/счётчик | 2 * 16-bit |
| Рабочая температура | -40 до 85 ℃ |
| DMA | 3 |
| I2C | 1 |
| SPI | 2 |
| Периферийные устройства | таймеры, последовательные порты, I2C |
| Упаковка | QFP с 64 выводами или QFN с 64 выводами |
Запуск MSP430F169: тактирование, питание и отладка
MSP430F169 — малопотребляющий 16-разрядный микроконтроллер, запуск которого зависит от качества питания, настройки тактов, мультиплексирования выводов и предсказуемого сброса. Начните с минимальной программы, осознанно управляющей сторожевым таймером, переключающей проверенный вывод и показывающей работу тактов до включения сложной периферии.
- Стабилизируйте питание: поставьте местную развязку и измерьте фронт сброса и потребляемый ток.
- Подтвердите такты: различайте внутренний генератор и внешний кварц, наблюдая доступный выход.
- Назначьте выводы: задайте направление и периферийную функцию перед UART, таймером или ADC.
- Спланируйте аналоговую часть: учтите диапазон, сопротивление источника, установление и развязку опоры.
- Сохраните доступ: выведите документированные линии программирования и отладки.
Часовая система MSP430F169
Система тактовой частоты очень важна для однокристального микрокомпьютера. Причина, по которой однокристальный микрокомпьютер MSP430F169 имеет такое низкое энергопотребление, заключается в том, что он оснащен мощной системой тактовой частоты!
Три источника тактового сигнала
1. Низкочастотный LFXT1CLK (32,768 кГц)
Стандартный кварцевый генератор, генератор или внешний источник тактовой частоты могут использоваться для ввода 4 МГц ~ 32 МГц. XT1CLK может использоваться в качестве опорного тактового генератора для внутреннего модуля FLL.
Низкочастотный кварцевый генератор (32,768 кГц) подключается напрямую к однокристальному микрокомпьютеру через выводы XIN и XOUT, и никаких других внешних устройств не требуется (внутри имеется емкость нагрузки 12 пФ). В это время генератор LFXT1 работает в низкочастотном режиме (XTS=0).
Если микроконтроллер подключен к высокоскоростному генератору или резонатору, 0SCOFF=0 может заставить генератор LFXT1 работать в высокочастотном режиме (XTS=1). В это время высокоскоростной кварцевый генератор или резонатор подключается через выводы XIN и XOUT, и требуется внешний конденсатор. Размер конденсатора выбирается в соответствии с характеристиками кварцевого генератора или резонатора.
Если сигнал LFXT1CLK не используется в качестве сигнала SMCLK или MCIK, программное обеспечение может установить OSCOFF=1, чтобы отключить работу LFXT1, тем самым снизив энергопотребление микроконтроллера.
BCSCTL1:
XTS(BIT6)——выбор режима высокой/низкой скорости LFXT1. 0: LFXT1 работает в режиме низкоскоростного кварцевого генератора (по умолчанию); 1: LFXT1 работает в режиме высокоскоростного кварцевого генератора.
2. Высокочастотный XT2CLK (8 МГц)
Для ввода сигнала частотой 4 МГц~32 МГц можно использовать стандартный кварцевый генератор, генератор или внешний источник тактового сигнала.
Генератор XT2 генерирует тактовый сигнал XT2CLK, и его рабочие характеристики аналогичны характеристикам генератора LFXT1 при работе в высокочастотном режиме. Если XT2CLK не используется в качестве тактового сигнала MCLK и SMCLK, генератор XT2 можно отключить с помощью управляющего бита XT2OFF.
BCSCTL1:
XT2OFF (BIT7) — управление высокоскоростным кварцевым генератором XT2. 0: высокоскоростной кварцевый генератор XT2 включен; 1: высокоскоростной кварцевый генератор XT2 выключен.
3. Внутренний генератор DCOCLK (1 МГц)
Стабилизируется модулем FLL.
При выходе из строя генератора DCO автоматически выбирается в качестве источника тактовой частоты для MCLK.
Частота генератора DCO может быть отрегулирована с помощью программного обеспечения, устанавливающего биты DCOx. MODx и RSEL.x. Когда сигнал DCOCLK не используется в качестве тактового сигнала SMCLK и MCLK, генератор DC может быть отключен с помощью управляющего бита SCGO.
После сигнала PUC DCOCLK автоматически выбирается в качестве тактового сигнала MCLK, а источник тактового сигнала MCLK может быть дополнительно установлен на LFXT1 или XT2 в соответствии с требованиями. Последовательность настройки следующая:
- Пусть OSCOFF=1;
- Пусть OFIFG=0;
- Задержка и ожидание не менее 50 пс;
- Снова проверьте OFIFG, если OFIFG=1, повторяйте шаги (3) и (4) до тех пор, пока OFIFG=0.
DCOCTL:
DCOx (BIT7, BIT6, BIT5)——Выбор частоты DCO, можно выбрать 8 видов частот, а частоту DCOCLK можно регулировать по частям. Выбор частоты основан на частотном диапазоне, выбранном RSELx. Связь между DCOx, RSELx и внутренним тактовым генератором следующая:
MODx (BIT4, BIT3, BIT2, BIT1, BIT0) — настройка модулятора ЦАП. Регулятор переключает две частоты, выбранные DCOx и DCOx+1, для точной настройки выходной частоты DCO. Если константа DCOx равна 7, это означает, что выбрана самая высокая частота. В это время MODx недействителен и не может использоваться для настройки частоты.
BCSCTL1:
RSELx (BIT2, BIT1, BIT0) — выбор частотного диапазона генератора DCO, эти 3 бита управляют внутренним сопротивлением для определения номинальной частоты. 0: выбор самой низкой номинальной частоты… 7: выбор самой высокой номинальной частоты.
BCSCTL2:
DCOR(BIT0)——Выбор сопротивления генератора DCO. 0: внутреннее сопротивление; 1: внешнее сопротивление.
Три источника тактовой частоты
1. Вспомогательный тактовый генератор ACLK
ACLK получается после деления LFXT1CLK на 1, 2, 4 и 8. Он может использоваться в качестве тактового сигнала каждого периферийного модуля и обычно используется для низкоскоростных периферийных устройств.
BCSCTL1:
DIVAx (BIT5, BIT4)——выбор частотного деления ACLK, соотношение выбора частотного деления следующее:
Определение макроса: DIVA_0 (1 частотное разделение/без частотного разделения), DIVA_1 (2 частотного разделения), DIVA_2 (4 частотного разделения), DIVA_3 (8 частотного разделения)
2. Главный тактовый генератор системы MCLK
MCLK может быть получен из LFXT1CLK, XT2CLK и DCOCLK после деления частоты на 1, 2, 4 и 8. Он часто используется для работы ЦП, выполнения программ и других модулей, которые используют высокоскоростные тактовые генераторы.
BCSCTL2:
SELMx (BIT7, BIT6) — выбор источника тактовой частоты MCLK, соотношение выбора тактовой частоты следующее:
Определение макрокоманды: SELM_0 (по умолчанию DCOCLK), SELM_1 (DCOCLK), SELM_2 (XT2CLK), SELM_3 (LFXT1CLK)
DIVMx (BIT5, BIT4) — выбор деления частоты MCLK, соотношение выбора деления частоты следующее:
Определение макрокоманды: DIVM_0 (1 разделение частоты/без разделения частоты), DIVM_1 (2 разделения частоты), DIVM_2 (4 разделения частоты), DIVM_3 (8 разделений частоты)
3. Тактовая частота подсистемы SMCLK
SMCLK может быть получен путем деления частоты XT2CLK и DCOCLK на 1, 2, 4 и 8 и часто используется в высокоскоростных периферийных модулях.
BCSCTL2:
SELSx (BIT3) — выбор источника тактовой частоты MCLK, соотношение выбора тактовой частоты следующее:
DIVSx (BIT2, BIT1) — выбор частотного деления SMCLK, соотношение выбора частотного деления следующее:
Определение макрокоманды: DIVS_0 (1 деление частоты/без деления частоты), DIVS_1 (2 деления частоты), DIVS_2 (4 деления частоты), DIVS_3 (8 делений частоты)
Официальная документация
Перед окончательным утверждением схемы, платы или настроек прошивки сверьте параметры микроконтроллера с актуальной документацией производителя.
