畢業(yè)設(shè)計-基于msp430單片機(jī)的時鐘設(shè)計-資料下載頁

【導(dǎo)讀】說明書介紹了以MSP430F149單片機(jī)為核心的時鐘系統(tǒng)的設(shè)計。在硬件電路方面，示和LCD液晶顯示；除此以外，在電路板上還留有供擴(kuò)展電路應(yīng)用的引腳接口。軟件設(shè)計方面，完成了鍵盤掃描程序、顯示模塊程序以及系統(tǒng)主程序的設(shè)計。的鈕扣電池可使用長達(dá)10年之久。另外，由于片內(nèi)具有豐富的外圍電路，加之電路

　　

【正文】 術(shù)的基本思想是在靠近芯片的輸入輸出管腳上增加一個移位寄存器單元。寄存器的每一個單元分配給 IC芯片的相應(yīng)引腳，每一個獨(dú)立的單元稱為 BSC(BoundaryScan Cell) 邊界掃描單元 。這個 串聯(lián)的 BSC在 IC 內(nèi)部構(gòu) 成 JTAG 回路， 所有的 21 BSR(BoundaryScan Register)邊 界掃描寄存器通過 JTAG測試激活，當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)的時候，這些邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入輸出隔離開來。通過這些邊界掃描寄存器單元，可以實現(xiàn)對芯片輸入輸出信號的觀察和控制。對于芯片的輸入管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號 (數(shù)據(jù) )加載倒該管腳中去；對于芯片的輸出管腳，也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器 “捕獲 ”(CAPTURE)該管腳上的輸出信號。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，這些邊界掃描寄存器對芯片來說是透明的，所以正常的運(yùn)行不會受到任何影響 ， 這樣 邊界掃描寄存器提供了一個便捷的方式用以觀測和控制 所需要調(diào)試的芯片。另外，芯片輸入 /輸出管腳上的邊界掃描 (移位 ) 寄存器單元可以相互連接起來，在芯片的周圍形成一個邊界掃描鏈(BoundaryScan Chain)。一般的芯片都會提供幾條獨(dú)立的邊界掃描鏈，用來實現(xiàn)完整的測試功能。邊界掃描鏈可以串行的輸入和輸出，通過相應(yīng)的時鐘信號和控制信號，就可以方便的觀察和控制處在調(diào)試狀態(tài)下的芯片。 TAP 控制器 JTAG內(nèi)部有一個狀態(tài)機(jī)，稱為 TAP控制器。 TAP是一個通用的端口，通過 TAP可以訪問芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器 (DR)和指令寄存器 (IR)。對整個 TAP的控制是通過 TAP 控制器來完成的。 TAP總共包括 5個信號接口 TCK、 TMS、 TDI、 TDO和RST ：其中 4個是輸入信號接口和另外 1個是輸出信號接口。一般，我們見到的開發(fā)板上都有一個 JTAG接口，該 JTAG接口的主要信號接口就是這 5個，如圖 49所示 。 圖 49 JTAG接口示意圖 下面，介紹這 5個接口信號及其作用。 a. TCK (Test Clock Input) ： TCK為 TAP的操作提供了一個獨(dú)立的、基本的時鐘信號， TAP的所有操作都 是通過這個時鐘信號來驅(qū)動的。 TCK在 IEEE 。 b. TMS (Test Mode Selection Input) ： TMS信號用來控制 TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換。通過 TMS信號，可以控制 TAP在不同的狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換。 TMS信號在 TCK的上升沿有效。 TMS在 IEEE 要求的。 c. TDI (Test Data Input) ： TDI是數(shù)據(jù)輸入的接口。所有要輸入到特定寄存器的數(shù)據(jù)都是通過 TDI接口一位1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 JP1 JATG VCC TDO/TDI TDI TMS TCK GND RST 11 22 一位串行輸入的 (由 TCK驅(qū)動 )。 TDI在 IEEE 。 d. TDO (Test Data Output) ： TDO是數(shù)據(jù)輸出的接口。所有要從特定的寄存器中輸出的數(shù)據(jù)都是通過 TDO接口一位一位串行輸出的 (由 TCK驅(qū)動 )。 TDO在 IEEE 。 e. RST (Test Reset Input) ： RST可以用來對 TAP控制器進(jìn)行復(fù)位 (初始化 )。不過這個信號接口在 IEEE ，并不是強(qiáng)制要求的。因為通過 TMS也可以對 TAP控制器進(jìn)行復(fù)位 (初始化 )。 通過 TAP接口， 對數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行訪問的一般過程 如下 ： ，選定一個需要訪問的數(shù)據(jù)寄存器； TDI和 TDO之間； TCK驅(qū)動，通過 TDI，把需要的數(shù)據(jù)輸入到選定的數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中去；同時把選定的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)通過 TDO讀出來。 通過 TCK、 TMS的設(shè)置，可將 JTAG設(shè)置為接收指令或數(shù)據(jù)狀態(tài)。 JTAG常用指令如下： SAMPLE/PRELOAD——用此指令采樣 BSC內(nèi)容或?qū)?shù)據(jù)寫入 BSC單元； EXTEST——當(dāng)執(zhí)行此指令時， BSC的內(nèi)容通過引腳送到其連接的相應(yīng)芯片的引 腳，我們就是通過這種指令實現(xiàn)在線寫 Flash的； BYPASS——此指令將一個一位寄存器軒于 BSC的移位回路中，即僅有一個一位寄存器處于 TDI和 TDO之間。 在 PCB電路設(shè)計好后，即可用程序先將對 JTAG的控制指令，通過 TDI送入 JTAG控制器的指令寄存器中。再通過 TDI將要寫 Flash的地址、數(shù)據(jù)及控制線信號入 BSR中，并將數(shù)據(jù)鎖存到 BSC中，用 EXTEST指令通過 BSC將寫入 Flash。 5 MSP430 集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境 關(guān)于 IAR Embedded Workbench IRA嵌入式工作平 臺 Embedded Workbench為開發(fā)不同的 MSP430目標(biāo)處理器項目提供了強(qiáng)有力的開發(fā)環(huán)境，并為每一種目標(biāo)處理器提供工具選擇。 IAR Embedded Workbench提供一個嵌入式開發(fā)的完整集成環(huán)境 。 一整套的嵌入式開發(fā)環(huán)境，包括編輯、編譯、連接、調(diào)試軟件，主要支持 8到 16位處理器。集成的編譯器主要產(chǎn)品特征：高效 PROMable代碼、完全標(biāo)準(zhǔn) C兼容、內(nèi)建對應(yīng)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器、目標(biāo)特性擴(kuò)充、版本控制和擴(kuò)展工具支持良好便捷的中斷處理和模擬、瓶頸性能分析、高效浮點(diǎn)支持、內(nèi)存模式選擇、工程中相對路徑支持 。 IAR Embedded Workbench有如下一些特點(diǎn)： IAR Embedded Workbench 可以生成節(jié)省空間并且穩(wěn)定可靠的可執(zhí)行代碼 。 經(jīng)過反復(fù)實驗證明， IAR Systems 的 C/C++編譯器可以生成高效可靠的可執(zhí)行代碼，并且應(yīng)用程序規(guī)模越大，效果明顯。與其他的工具開發(fā)廠商相比，系統(tǒng)同時 23 使用全局和針對具體芯片的優(yōu)化技術(shù)。連 接器提供的全局類型檢測和范圍檢測對于生成目標(biāo)的代碼的質(zhì)量是至關(guān)重要。 IAR Systems 一貫使用精簡的優(yōu)化技術(shù) 基于最新技術(shù)架構(gòu)的，針對 AVR 的IAR Embedded Workbench各新 版，生成的代碼的尺寸比舊版縮小了 10％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他同類編譯器生成的代碼尺寸。 IAR Embedded Workbench 生成的可以執(zhí)行代碼可以運(yùn)行于更小尺寸、更低成本的 微 處理器之上，從而降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。 IAR Embedded Workbench 是一套完整的集成開發(fā)工具集合 ， 包括從代碼編輯器、工程 建立到 C/C++編譯器、連接器和調(diào)試器的各類開發(fā)工具 ， 它緊密結(jié)合了 Atmel ICE 2021 和 Atmel JTAG ICE，使用戶在開發(fā)和調(diào)試過程中，僅僅使用一種開發(fā)環(huán)境。 用戶在開發(fā)過程中會有各種不同的需求，例如：用戶可能需要開發(fā)適用于不同目標(biāo)系統(tǒng)硬件的應(yīng)用程序版本，也可能希望將正在調(diào)試的子程序包含到已經(jīng)開發(fā)好的早期版本中，但并不希望包含最終代碼；適用于不同目標(biāo)系統(tǒng)硬件的用戶應(yīng)用程序版本常常具有共同的源程序文件，用戶希望維護(hù)這些源程序文件中的一個，便能對應(yīng)用程序的每一個版本自動進(jìn)行修改；應(yīng)用程序的不同 版本之間可能存在相互差異的源程序文件，如應(yīng)用中依賴于硬件特性的有關(guān)文檔，這些文件需要分別進(jìn)行維護(hù)，以適應(yīng)每一個目標(biāo)系統(tǒng)的版本。 IAR Embedded Workbench的項目管理模式可以滿足上述需求，允許設(shè)計者以樹狀體系結(jié)構(gòu)組織項目，從而可以清晰表現(xiàn)文件之間的隸屬關(guān)系。 在開發(fā)簡單項目的應(yīng)用中，用戶對于某種目標(biāo)硬件可能創(chuàng)建 Debug(調(diào)試 )和Release(發(fā)行 )兩個目標(biāo)版本。這兩個目標(biāo)版本共同包含項目核心源程序文件的公共組，每一個目標(biāo)版本還包含一個單獨(dú)的組，用來存放專用于該目標(biāo)版本的源程序文件。在開發(fā)較 為復(fù)雜的項目時， IAR Embedded Workbench通過幫助用戶組織項目結(jié)構(gòu)使開發(fā)時間最短，通過匯編和編譯最小的源文件組 (它們是文件被修改之后完全更新目標(biāo)代碼所必需的 )優(yōu)化開發(fā)周期 。 IAR Embedded Workbench 的基本操作 IAR Embedded Workbench是一個方便快捷的集成開發(fā)環(huán)境，通過相應(yīng)的環(huán)境設(shè)置，用戶可以高效地對項目進(jìn)行建立、編輯、編譯、連接和調(diào)試。 和其他的調(diào)試軟件一樣，程序通過了編輯、編譯、連接之后就進(jìn)入了調(diào)試階段。IAR CSPY調(diào)試器完全內(nèi)嵌于 Workbench集成環(huán)境之中，是一個功能很強(qiáng)的交互式調(diào)試器，可以幫助用戶查找出一些邏輯設(shè)計錯誤。在 CSPY的管理下，用戶可以單步執(zhí)行程序，也可以在程序中設(shè)置斷點(diǎn)；可以顯示和修改指定內(nèi)存單元和區(qū)域的內(nèi)容；可以顯示和修改寄存器的內(nèi)容等，這樣就便于尋找程序中的錯誤。在發(fā)現(xiàn)錯誤后，還需要重復(fù)上述的編輯、編譯、連接和運(yùn)行等過程，直至程序運(yùn)行正確。 在 CSPY中，用戶可以根據(jù)需求選擇不同的 Driver， CSPY有 3種工作方式： a. Flash Emulation Tool——硬件仿真調(diào)試。 b. Simulator——軟件模擬調(diào)試。 c. ROMMonitor——調(diào)試主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)經(jīng) RS232接口聯(lián)機(jī)，調(diào)試程序暫存于 24 RAM中。 硬件仿真方式是在目標(biāo)硬件系統(tǒng)的真實環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試，除了驗證程序，還可以檢驗?zāi)繕?biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)計性能。主機(jī)將代碼通過 JTAG仿真器下載到目標(biāo)系統(tǒng)的Flash中運(yùn)行。 選擇軟件模擬方式調(diào)試時，目標(biāo)系統(tǒng)的運(yùn)行是在調(diào)試主機(jī)上以軟件模擬實現(xiàn)的，用戶可以利用軟件模擬調(diào)試在目標(biāo)硬件系統(tǒng)產(chǎn)生之前驗證程序的設(shè)計思想和邏輯結(jié)構(gòu)。由于 CSPY軟件模擬調(diào)試完全使用軟件模擬目標(biāo)處理器，不需要硬件，因此，對于許多 應(yīng)用來說這是一種高效而廉價的調(diào)試方法。 IAR CSPY模擬調(diào)試器提供了如下功能： a)精確模擬指令的執(zhí)行。 b)程序的分析。 c)中斷的模擬。 d)立即斷點(diǎn)設(shè)置和程序恢復(fù)運(yùn)行。 e)外圍設(shè)備的模擬 (使用 CSPY的宏系統(tǒng) )。 f)在軟件模擬調(diào)試時基本操作與硬件仿真基本相同。 由于軟件模擬程序的運(yùn)行與真實硬件無關(guān)，中斷的觸發(fā)不能從硬件上實現(xiàn)，如端口 P P2的邊沿觸發(fā)中斷、定時器中斷、串口數(shù)據(jù)傳輸中斷等，因此，為了驗證程序的功能可以通過編寫相應(yīng)的宏定義文件 (擴(kuò)展名為 .mac)協(xié)助調(diào)試。 除了普通斷點(diǎn)， CSPY軟件模擬調(diào)試器可以設(shè)置立即斷點(diǎn)使程序暫停運(yùn)行。當(dāng)處理器要從某一位置讀取數(shù)據(jù)或剛寫回數(shù)據(jù)時，允許 CSPY宏函數(shù)調(diào)用，動作完成后指令將繼續(xù)執(zhí)行。 對于像串口和定時器之類的設(shè)備，這種斷點(diǎn)在模擬存儲器映射時是很有用的。當(dāng)處理器讀取一個存儲器器映射區(qū)域時，一個 CSPY宏函數(shù)可以插入并提供一個適當(dāng)?shù)臄?shù)值。相反地，當(dāng)處理器要寫入一個數(shù)據(jù)到一個存儲器映射區(qū)域時，一個 CSPY宏函數(shù)可以根據(jù)所寫數(shù)值完成適當(dāng)?shù)墓δ堋? IAR C430 編譯器 IAR C430編譯器除提供 C語言的標(biāo)準(zhǔn)特性，還增加了許多為利用 MSP430專用工具而設(shè)計的擴(kuò)展功能。編譯器與 MSP430 IAR系統(tǒng)匯編一起提供，與它集成在一起，共享連接器和庫管理工具。 A. IAR C430編譯器的特性： 語言工具： ANSI規(guī)格一致。 ，具有可選用的源 (代碼 )。 。 MSP430特殊功能的有力擴(kuò)展，包括高效的 I/O。 25 。 ，多達(dá) 255個有效字符。 32021個外部符號。 性能： 。 。 。 Lintlike檢查。 代碼產(chǎn)生： 。 ，包括可重定位的二進(jìn)制、 ASM、 ASM+、 XREF等。 。 CSPY高級調(diào)試器兼容。 目標(biāo)支持： 。 。 Pragma偽指令。 B. IAR C430區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn) C的地方： IAR C430在數(shù)據(jù)類型上有以下一些方面區(qū)別與標(biāo)準(zhǔn) C，具有特殊性。 a)外圍模塊變量 外圍模塊變量 (Sfrb)也稱作特殊功能寄存器變量，直接位于內(nèi)部 RAM單元。 Sfrb范圍為 0X00至 0XFF， Sfrw范圍為 0X100至 0X1FFH，外圍模塊變量使符號名與此范圍的字節(jié)或者字相聯(lián)系。該地址處寄存器可以符號化被尋址，但沒有分配存儲器空間 。 例如： P1的中斷觸發(fā)沿選擇寄存器的地址為 24H， P1的方向選擇寄存器的地址為 22H， ADC12的控制寄存器的地址為 01A2H。可以使用如下外圍模塊變量定義： Sfrb P1IES=0X24H Sfrb P1DIR=0X22H Sfrw ADC12CTL1=0X01A2H 經(jīng)過定義，以后可以直接通過對應(yīng)的符號訪問這些寄存器。 P1DIR=0X01H 。 b)指針變量 IAR C430的指針變量包括代碼指針和數(shù)據(jù)指針，都可以指向 0000H～ 0FFFFH范圍的存儲空間。 c)枚舉類型 用 enum關(guān)鍵字，可以使聲明的每一個變量具有適合它的值所需的最短正數(shù)類型，包括 char、 short、 int或 long。 d)浮點(diǎn)類型 26 在標(biāo)準(zhǔn) IEEE格式中，浮點(diǎn)使用 4字節(jié)數(shù)來表示。低于最小極限值的浮點(diǎn)數(shù)被看作零而溢出給不定的結(jié)果。 浮點(diǎn)運(yùn)算符 (+、 、 *、 /)的精度近似為 7位十進(jìn)制數(shù)。對于 IAR C430來說， float、