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本文原創(chuàng)作者是陸雪 純老 師,一個(gè)寫得很好的教程分享給大家一起來學(xué)習(xí),共同進(jìn)步:
大家好，我是東華大學(xué)13屆，信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的陸雪 純，作為NUEDC實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人之一，我制作這份關(guān)于簡易入門單片機(jī)msp430，和Altium Designer（配有庫）的視頻教程，希望對大家有所幫助！本視頻盡量針對剛接觸C語言的大一、大二的人，所以會(huì)講解較為底層詳細(xì)的東西。本教程中一些用【】符合框起來的名詞，請按照生活中常規(guī)的意思去理解，不要和微機(jī)里面的專業(yè)術(shù)語混淆。 本視屏教程分為兩個(gè)部分——MSP430入門部分和Altium Designer入門部分。在MSP430中，我將從寄存器和內(nèi)部電路簡易原理開始教大家點(diǎn)亮流水燈、定時(shí)器中斷、端口中斷、ADC的使用，了解了寄存器和內(nèi)部電路原理之后，所有單片機(jī)幾乎是如出一轍的，我個(gè)人認(rèn)為，現(xiàn)在大多數(shù)人都直接選擇用庫函數(shù)，但是新手直接用庫，他很難有一種入門感，甚至可能會(huì)一頭霧水、沒有概念，但如果你對于寄存器有了一定的了解，那么用其他芯片的一些函數(shù)庫就是手到擒來。我選擇MSP430G2553為我們教程中的開發(fā)板，因?yàn)槲覀儗W(xué)校信息系電子類的很多老師有這個(gè)開發(fā)板幾十套，我們NUEDC實(shí)驗(yàn)室也有很多，所以我們東華大學(xué)的學(xué)生可以免費(fèi)獲得，所以選擇它為教學(xué)板。我在百度云連接中提供所有的安裝包、教程中的例程、MSP430G2553的那個(gè)寶鏈接和授課稿以及其他相關(guān)有用的資料，并且用所教內(nèi)容布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)來幫助你們學(xué)以致用。在Altium Designer中，我已經(jīng)用它繪制了飛思卡爾杯-平衡攝像頭組的硬件電路板，已經(jīng)打板并且投入使用，但教程中我只提供初代板（是我畫的第一塊板子，bug很多），進(jìn)行修改，刪掉UART模塊作為你們的練習(xí)，并將原理圖、pcb的布線，用到的集成庫、安裝包和其他有用的教程等都放入百度云鏈接，并且教會(huì)大家如何用Message、board information、view configurations進(jìn)行排查，避免弱智的錯(cuò)誤發(fā)生。 ******************************************************************************* 首先把我資料包里的軟件安裝好，然后必須要搞到板子。 如果你沒有從老師和實(shí)驗(yàn)室那里搞到開發(fā)板，那么我給你開發(fā)板淘寶鏈接，如果鏈接失效就直接搜索MSP430G2553，找那種有黑色方形紙盒子包裝的：見附件 打開文件后建立、保存工程的步驟，注意只要進(jìn)行步驟一到四即可！！工程配置按照我給的工程的來！！！！！ ******************************************************************************* 好，那廢話不多說！確保你手中有電腦，還有一塊MSP430G2553的開發(fā)板以及連接線，我們就開始吧！
在教你們控制單片機(jī)之前，我將先用五分鐘時(shí)間給你們講解一些相關(guān)的知識(shí)，這些知識(shí)我個(gè)人認(rèn)為很重要，他能讓你們有個(gè)概念，避免一頭霧水的生搬硬套datasheet上的規(guī)則，這也是和網(wǎng)上千篇一律的教程不一樣的地方。
首先從小小二極管開始講起： 二極管，我們高中就接觸過，需要大于門坎電壓（如硅管門坎電壓為0.5v）之后，才會(huì)被導(dǎo)通，導(dǎo)通的時(shí)候，二極管的正向?qū)妷菏且粋�(gè)特定的值（硅管正向?qū)妷簽?.7v）。 假設(shè)3v及以上代表高電平，用“1”來表示，0.7及以下代表低電平，用“0”來表示。 而這小小的二極管，按照我們的設(shè)計(jì)，組合成邏輯電路，就可以進(jìn)行各種計(jì)算，比如下圖的一個(gè)簡單電路，它由二極管和電阻組成： （這個(gè)電路具體工作原理，感興趣的同學(xué)可以點(diǎn)擊以下鏈接進(jìn)一步了解 這個(gè)電路起到什么作用呢？如果A，B兩端都接入高電平“1”，那么Y端也會(huì)輸出一個(gè)高電平“1”，如果A，B兩端中至少有一端接入的是低電平“0”，那么Y端只會(huì)輸出一個(gè)低電平“0”。也就是說，這個(gè)電路已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)一個(gè)“與”計(jì)算功能了。 如果你忘了與運(yùn)算是什么，沒關(guān)系，暫時(shí)不要去了解，并不影響我要講的東西。你只要記住，我講這個(gè)電路只想要指出以下五點(diǎn)： - 這個(gè)電路，它的功能，是實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算，也就是一種【計(jì)算】。我們用的電腦，手機(jī)，要學(xué)習(xí)的單片機(jī)，他們都是由數(shù)以百萬計(jì)的功能各異的電路，通過一定的規(guī)律組合、集成起來（所以為什么叫大規(guī)模集成電路，就是這個(gè)原理），來進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算的（這就是為什么電腦也叫計(jì)算機(jī)），計(jì)算的過程，就是電腦運(yùn)行的過程。
- 這個(gè)電路里，只有高電平“1”和低電平“0”的概念，所以說，大規(guī)模集成電路——電腦在運(yùn)行的時(shí)候，里面只有高低電平的出現(xiàn)，電腦只處理邏輯上的“0”和“1”，也就是我們學(xué)的二進(jìn)制（一開始很多人都不知道學(xué)這個(gè)二進(jìn)制干嘛，有何意義，01010的），也就是——機(jī)器語言，機(jī)器語言是用二進(jìn)制代碼表示的，是計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行的。
 我們現(xiàn)在學(xué)的C語言，或者以后會(huì)學(xué)的C++，Java之類的各種語言，都必須要被翻譯成機(jī)器語言，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別并執(zhí)行，那么什么東西才能把C語言之類的高級語言翻譯成機(jī)械語言呢？那就是我們很熟的軟件——編譯器了，也叫開發(fā)平臺(tái)、開發(fā)工具等。比如我們東華大學(xué)的學(xué)生學(xué)C語言的時(shí)候，用到的編譯器Microsoft Visual C++，圖標(biāo)長這樣：界面長這樣： （后來我聽說現(xiàn)在大一大二的小朋友又換編譯器用DevC++了） 而我們控制的單片機(jī)MSP430也要用到相應(yīng)的編譯器，我們的編譯器是 IAR for MSP430（安裝包百度云鏈接都有） - 在第2點(diǎn)中，我已經(jīng)指出了高級語言、機(jī)器語言的概念，那么你們就應(yīng)該明白一個(gè)道理：我們的C語言是高級語言，高級語言是高度封裝了的（舉個(gè)例子，你要裝修你的家，你設(shè)計(jì)房間里需要用到空調(diào)、煤氣灶等東西，你用高級語言寫明了你的思想“要用空調(diào)、煤氣灶”，然后你從商場購置來了空調(diào)和煤氣灶，可以直接使用，不需要你從元器件一點(diǎn)點(diǎn)自己做個(gè)空調(diào)、煤氣灶出來。類比到C語言里，高級語言就是C語言；空調(diào)、煤氣灶等就是你可以直接使用的printf()、scanf()函數(shù)，而商場就是函數(shù)庫，所以你要包含這個(gè)庫函數(shù)，也就是代碼里要寫上#include<stdio.h>），同樣的，我們操作單片機(jī)，我們的單片機(jī)型號是MSP430G2553，那我們就需要包含頭文件#include <MSP430G2553.h>
- I/0口（也叫I/0接口，或者輸入輸出管腳）的概念，I/O就是input、output的縮寫，輸入輸出的意思，I/O口就是輸入輸出的管腳（管腳英語：PIN）。用以控制外圍電路，什么是外圍電路？看看開發(fā)板上，左下角有兩個(gè)led燈，他們就是外圍電路，他們和相應(yīng)的管腳相連（P1.0 P1.6）
- 仍然是在第二點(diǎn)中，我強(qiáng)調(diào)了：電腦在運(yùn)行的時(shí)候，里面只有高低電平的出現(xiàn)，電腦只處理邏輯上的“0”和“1”。也就是說，微觀上，在電腦的芯片里，程序、信息、指令的存儲(chǔ)方式，只能由高電平“1”，低電平“0”兩種量來表示，也就是二進(jìn)制表示。
單片機(jī)采用的是TTL電平，標(biāo)準(zhǔn)TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最小2.4V,典型值3.4V，也就是說，在單片機(jī)當(dāng)中，2v-5v就屬于高電平，常見高電平的典型值為3.4v；輸入低電平最大0.8V，輸出低電平最大0.4V，典型值0.2V。也就是說0v-0.8v屬于低電平，常見的典型低電平為0.2v。各個(gè)廠家生產(chǎn)的器件會(huì)有一些差異，高低電平的極限值會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)值附近有一定的浮動(dòng)。 這里，我引進(jìn)一句話（不準(zhǔn)確，但足夠幫你了解并使用單片機(jī)）：控制單片機(jī)，就是配置寄存器，而寄存器，是寄存【指令】的器件。[錦囊1] 這句話具體含義是什么，就由接下來的“點(diǎn)亮LED燈”來具體說明吧！
點(diǎn)亮流水燈：可以直接打開百度云鏈接里配置好的工程文件，直接燒寫，熟練了之后，按照一開始給的教程鏈接，自己建立工程文件，自己配置函數(shù)。 我已經(jīng)在之前說過，寄存器里面的指令以二進(jìn)制存儲(chǔ)。 代碼中，等號左邊是寄存器，等號右邊是指令。 你要控制單片機(jī)去點(diǎn)亮外圍電路的一個(gè)LED燈（高電平可以點(diǎn)亮），在我們的MSP430開發(fā)板中，管腳P1.0連接的是LED1，我們就去試試點(diǎn)亮LED1，那么你具體要做的是使單片機(jī)的管腳P1.0去“輸出 高電平”，那么你需要做兩步： - 讓單片機(jī)連接著LED1的管腳P1.0的方向?yàn)檩敵?/font>（P1DIR）
- 讓輸出的電平為高電平（P1OUT）
以上兩步，都有專門對應(yīng)的寄存器。“控制單片機(jī)，就是配置寄存器，而寄存器，是寄存【指令】的器件。[錦囊1]” 那么這時(shí)候我們查閱MSP430G2553的user’s guide: 管腳的方向不是輸入就是輸出，管腳的狀態(tài)不是高電平就是低電平（AD,DA除外）[錦囊2] 接下來就是要配置工程，然后燒錄程序了！根據(jù)我上一次培訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)來看，有很多學(xué)弟學(xué)妹想知道“我們?yōu)槭裁匆渲霉こ蹋俊边@里我就要稍微說一下單片機(jī)的工作的的一些原理了。 首先要指出的是，電腦和人腦不一樣，電腦里存儲(chǔ)的任何信息（比如你燒寫進(jìn)去的程序、它自身計(jì)算的一些結(jié)果等）都是存放在存儲(chǔ)單元的，這些存儲(chǔ)單元都是有地址的，不同型號的單片機(jī)，內(nèi)部的內(nèi)存大小、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是不一樣的，所以你燒寫程序，程序按照不同單片機(jī)的不同要求，按照應(yīng)該被存入的單元的地址存入。你使用C語言編寫或者C++編寫，它翻譯成機(jī)器語言的方式也不一樣（好比英語、法語書，肯定要對應(yīng)的英語翻譯、法語翻譯來翻譯），所以【相應(yīng)的規(guī)則】也不同，你必須要告訴你的編譯器你的芯片是什么型號，你用的什么語言寫的代碼，你的芯片和電腦是什么方式連接的（SWD還是JTAG還是JLINK還是別的什么）
下圖是工程配置 option中的選定單片機(jī)型號 選定你用的語言 我們開發(fā)板上是把仿真器也做進(jìn)去了的，具體看圖靠上三分之一處，有個(gè)白色字體EMULATION，所以那一部分都是硬件仿真器部分，EMULATION是仿真器的意思，毫無疑問是硬件仿真，所以我們點(diǎn)選硬件仿真。而且我們的連接線也是USB連接線，所以連接選項(xiàng)connection按照圖勾選。 FET DEBUGGER中文翻譯就是硬件仿真 好了，配置完之后，點(diǎn)一下菜單欄中的綠色三角，就能燒錄了，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，LED0，亮了……亮了……這是成功的第一步，我在這個(gè)小例子里面和之前都把很多延伸的概念講了，這些概念，應(yīng)用到其他各種型號的單片機(jī)，都應(yīng)該可以觸類旁通。 **********************定時(shí)器********************** 那么，接下來就要講解定時(shí)器了。定時(shí)器是單片機(jī)中最重要的內(nèi)容之一，你以后做的所有開發(fā)，都不太可能脫離定時(shí)器。 那么，定時(shí)器是個(gè)什么東西呢？顧名思義，就是——“你定下來，過了200秒后，你要停下手頭的活，去做另一件事” 這句短短的話，包含了很多信息 1.“秒”，如同“時(shí)”、“分”一樣，是個(gè)計(jì)時(shí)單位，也是一個(gè)衡量的基準(zhǔn)單位，你不能說，“你過了200之后，去做某事情，200什么？200秒還是200分鐘？”所以你要配置一個(gè)計(jì)時(shí)單位，要讓計(jì)數(shù)器“過了200個(gè)計(jì)時(shí)單位后，去做某事”，這里我們計(jì)時(shí)單位選的是1/12KHZ 秒 2.“200”是一個(gè)閾值，毫無疑問，我們程序里面寫的CCR0=12000就是說閾值是12000，當(dāng)記到12000個(gè)計(jì)數(shù)單位后，就要進(jìn)入中斷了 。也就是 1/12000 * 12000 =1秒 3.題目中的這句話還有一個(gè)隱藏條件，就是說，“你【知道】，你過了500秒后要去做某事”，如果你不知道你要去做某事，那就不會(huì)執(zhí)行中斷行為，所以要開啟中斷_EINT(); 計(jì)時(shí)，就是從使能中斷后開始的 4.手頭的活（main（））、去做某事（中斷服務(wù)函數(shù)），這是兩個(gè)不同的行動(dòng)，相當(dāng)于你本來執(zhí)行的一個(gè)動(dòng)作，現(xiàn)在要去執(zhí)行另一個(gè)動(dòng)作（所以通過中斷向量表里記錄的中斷函數(shù)的首地址，跳倒中斷函數(shù)里，去執(zhí)行中斷服務(wù)函數(shù)） #pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR//表示給這個(gè)向量表中的【定時(shí)器中斷】所對應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，并賦值為函數(shù)void Timer_A (void)的首地址。 其中，關(guān)鍵字__interrupt則表示這個(gè)函數(shù)是【中斷服務(wù)函數(shù)】這種特殊函數(shù)。 5.你接完電話之后，回來繼續(xù)做你原來做的事情（中斷標(biāo)志位清零，CPU一看，清零了，就認(rèn)為中斷的任務(wù)已經(jīng)完成，于是就退出了中斷） 這里講解一個(gè)時(shí)鐘的概念（真的是很基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)啊） 時(shí)鐘，顧名思義，是一種計(jì)時(shí)用具，我們可以用它來記錄時(shí)間。在單片機(jī)中，時(shí)鐘信號的表現(xiàn)形式為“頻率固定，只有高電平（ ）低電平( )的矩形波” 時(shí)鐘邊沿就是圖中的豎線，從低電平變成高電平的叫上跳沿，反之叫下跳沿。 單片機(jī)可以計(jì)算時(shí)鐘邊沿的個(gè)數(shù)，比如時(shí)鐘的頻率為2Hz，那么時(shí)鐘的周期(圖中兩端紅線內(nèi)的部分)就是0.5s，如果單片機(jī)記錄到了2個(gè)下跳沿，那么兩個(gè)下跳沿中的時(shí)間就是0.5s，如果記錄到了3個(gè)下跳沿，就是1s。這就是一種計(jì)時(shí)功能，所以叫做時(shí)鐘。
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2020-3-19 20:15 上傳
*********************端口中斷*********************** 1.你知道這個(gè)是電話鈴聲（init里的配置符合中斷的條件），且有電話鈴聲響的時(shí)候，“你要去”接電話（開啟中斷）（且中斷標(biāo)志置1，一旦中斷標(biāo)志位置1，CPU立刻去執(zhí)行中斷工作）
中斷標(biāo)志說明的是“當(dāng)前有中斷請求”，CPU如果要響應(yīng)的話，還必須要使能這個(gè)中斷。也就是說工作的原理是：先判斷“中斷請求標(biāo)志”再判斷這個(gè)中斷使能標(biāo)志是否Enable了，或者講是否這兩個(gè)標(biāo)志是否都有效了，系統(tǒng)才會(huì)響應(yīng)這個(gè)中斷。 不開中斷使能，只是置位中斷標(biāo)志的話，就像我們定義了一個(gè)用戶的bit標(biāo)志，我們只是給它置1或者0,但我們從來不判斷它為1的時(shí)候做什么，為0的時(shí)候做什么是一樣的道理。
你的例子：如果允許T0中斷，你再人為的置T0中斷標(biāo)志，CPU就會(huì)響應(yīng)了。
2.手頭的活（main（））、去接電話（中斷服務(wù)函數(shù)），這是兩個(gè)不同的行動(dòng)，相當(dāng)于你本來執(zhí)行的一個(gè)動(dòng)作，現(xiàn)在要去執(zhí)行另一個(gè)動(dòng)作（所以跳倒中斷函數(shù)里）
MSP430內(nèi)部有一個(gè)中斷向量表，只要往里面對應(yīng)向量（實(shí)際也是某地址）填相應(yīng)函數(shù)的首地址，該中斷發(fā)生時(shí)，就能根據(jù)填入的函數(shù)首地址自動(dòng)【跳轉(zhuǎn)到該函數(shù)】。
#pragma vector=這句話就是給這個(gè)中斷向量表進(jìn)行賦值的。 #pragma vector=PORT1_VECTOR表示給這個(gè)向量表中的【外部端口中斷】所對應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，并賦值為函數(shù)void Port_1(void)的首地址。 其中，關(guān)鍵字__interrupt則表示這個(gè)函數(shù)是【中斷服務(wù)函數(shù)】這種特殊函數(shù)。
3.你接完電話之后，回來繼續(xù)做你原來做的事情（中斷標(biāo)志位清零，CPU一看，清零了，就認(rèn)為中斷的任務(wù)已經(jīng)完成，于是就退出了中斷） 按鍵消抖：百度百科 www點(diǎn)bubuko點(diǎn)com/infodetail-449501.html https://wenku.baidu.com/view/1623511552d380eb62946d55.html **********************ADC************************ 模擬量：表示某種待轉(zhuǎn)換量（可能是溫度、濕度）的程度的電壓值（可能是2.1v，也可能是1.3v）。 數(shù)字量：僅用0,1（高低電平）來表示的量。 采樣頻率： 《MSP430單片機(jī)基礎(chǔ)與實(shí)踐》 軟件部分告一段落，非常感謝大家看到這里，如果對你們有一些幫助，那我真的很高興。我個(gè)人（不謙虛的講），水平在實(shí)驗(yàn)室里真的非常一般，而且我一開始邏輯性天賦都很差，硬咬牙才學(xué)會(huì)了這些，效率上和最終熟練度、掌握知識(shí)的深度廣度，與其他那些思維方式很好、邏輯性很強(qiáng)的人相比有很大差距，所以我水平的確有限，如果有錯(cuò)誤，請直接彈幕，感謝大家不吝賜教！
視頻:https://www.bilibili.com/video/av13010650/
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