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本文原創(chuàng)作者是陸雪 純老 師,一個寫得很好的教程分享給大家一起來學習,共同進步:
大家好，我是東華大學13屆，信息科學與技術學院自動化專業(yè)的陸雪 純，作為NUEDC實驗室的負責人之一，我制作這份關于簡易入門單片機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，所以會講解較為底層詳細的東西。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，不要和微機里面的專業(yè)術語混淆。 本視屏教程分為兩個部分——MSP430入門部分和Altium Designer入門部分。在MSP430中，我將從寄存器和內部電路簡易原理開始教大家點亮流水燈、定時器中斷、端口中斷、ADC的使用，了解了寄存器和內部電路原理之后，所有單片機幾乎是如出一轍的，我個人認為，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，因為我們學校信息系電子類的很多老師有這個開發(fā)板幾十套，我們NUEDC實驗室也有很多，所以我們東華大學的學生可以免費獲得，所以選擇它為教學板。我在百度云連接中提供所有的安裝包、教程中的例程、MSP430G2553的那個寶鏈接和授課稿以及其他相關有用的資料，并且用所教內容布置實訓任務來幫助你們學以致用。在Altium Designer中，我已經用它繪制了飛思卡爾杯-平衡攝像頭組的硬件電路板，已經打板并且投入使用，但教程中我只提供初代板（是我畫的第一塊板子，bug很多），進行修改，刪掉UART模塊作為你們的練習，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，并且教會大家如何用Message、board information、view configurations進行排查，避免弱智的錯誤發(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驗室那里搞到開發(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之前，我將先用五分鐘時間給你們講解一些相關的知識，這些知識我個人認為很重要，他能讓你們有個概念，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，才會被導通，導通的時候，二極管的正向導通電壓是一個特定的值（硅管正向導通電壓為0.7v）。 假設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，按照我們的設計，組合成邏輯電路，就可以進行各種計算，比如下圖的一個簡單電路，它由二極管和電阻組成： （這個電路具體工作原理，感興趣的同學可以點擊以下鏈接進一步了解 這個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端也會輸出一個高電平“1”，如果A，B兩端中至少有一端接入的是低電平“0”，那么Y端只會輸出一個低電平“0”。也就是說，這個電路已經能實現(xiàn)一個“與”計算功能了。 如果你忘了與運算是什么，沒關系，暫時不要去了解，并不影響我要講的東西。你只要記住，我講這個電路只想要指出以下五點： - 這個電路，它的功能，是實現(xiàn)與運算，也就是一種【計算】。我們用的電腦，手機，要學習的單片機，他們都是由數(shù)以百萬計的功能各異的電路，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，就是這個原理），來進行復雜的計算的（這就是為什么電腦也叫計算機），計算的過程，就是電腦運行的過程。
- 這個電路里，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——電腦在運行的時候，里面只有高低電平的出現(xiàn)，電腦只處理邏輯上的“0”和“1”，也就是我們學的二進制（一開始很多人都不知道學這個二進制干嘛，有何意義，01010的），也就是——機器語言，機器語言是用二進制代碼表示的，是計算機能直接識別和執(zhí)行的。
 我們現(xiàn)在學的C語言，或者以后會學的C++，Java之類的各種語言，都必須要被翻譯成機器語言，計算機才能識別并執(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、開發(fā)工具等。比如我們東華大學的學生學C語言的時候，用到的編譯器Microsoft Visual C++，圖標長這樣：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MSP430也要用到相應的編譯器，我們的編譯器是 IAR for MSP430（安裝包百度云鏈接都有） - 在第2點中，我已經指出了高級語言、機器語言的概念，那么你們就應該明白一個道理：我們的C語言是高級語言，高級語言是高度封裝了的（舉個例子，你要裝修你的家，你設計房間里需要用到空調、煤氣灶等東西，你用高級語言寫明了你的思想“要用空調、煤氣灶”，然后你從商場購置來了空調和煤氣灶，可以直接使用，不需要你從元器件一點點自己做個空調、煤氣灶出來。類比到C語言里，高級語言就是C語言；空調、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，我們的單片機型號是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led燈，他們就是外圍電路，他們和相應的管腳相連（P1.0 P1.6）
- 仍然是在第二點中，我強調了：電腦在運行的時候，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、指令的存儲方式，只能由高電平“1”，低電平“0”兩種量來表示，也就是二進制表示。
單片機采用的是TTL電平，標準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，在單片機當中，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。各個廠家生產的器件會有一些差異，高低電平的極限值會在標準值附近有一定的浮動。 這里，我引進一句話（不準確，但足夠幫你了解并使用單片機）：控制單片機，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“點亮LED燈”來具體說明吧！
點亮流水燈：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)。 我已經在之前說過，寄存器里面的指令以二進制存儲。 代碼中，等號左邊是寄存器，等號右邊是指令。 你要控制單片機去點亮外圍電路的一個LED燈（高電平可以點亮），在我們的MSP430開發(fā)板中，管腳P1.0連接的是LED1，我們就去試試點亮LED1，那么你具體要做的是使單片機的管腳P1.0去“輸出 高電平”，那么你需要做兩步： - 讓單片機連接著LED1的管腳P1.0的方向為輸出（P1DIR）
- 讓輸出的電平為高電平（P1OUT）
以上兩步，都有專門對應的寄存器。“控制單片機，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)我上一次培訓的經驗來看，有很多學弟學妹想知道“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，電腦里存儲的任何信息（比如你燒寫進去的程序、它自身計算的一些結果等）都是存放在存儲單元的，這些存儲單元都是有地址的，不同型號的單片機，內部的內存大小、存儲結構是不一樣的，所以你燒寫程序，程序按照不同單片機的不同要求，按照應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，它翻譯成機器語言的方式也不一樣（好比英語、法語書，肯定要對應的英語翻譯、法語翻譯來翻譯），所以【相應的規(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中的選定單片機型號 選定你用的語言 我們開發(fā)板上是把仿真器也做進去了的，具體看圖靠上三分之一處，有個白色字體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，點一下菜單欄中的綠色三角，就能燒錄了，你會發(fā)現(xiàn)，LED0，亮了……亮了……這是成功的第一步，我在這個小例子里面和之前都把很多延伸的概念講了，這些概念，應用到其他各種型號的單片機，都應該可以觸類旁通。 **********************定時器********************** 那么，接下來就要講解定時器了。定時器是單片機中最重要的內容之一，你以后做的所有開發(fā)，都不太可能脫離定時器。 那么，定時器是個什么東西呢？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”、“分”一樣，是個計時單位，也是一個衡量的基準單位，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？”所以你要配置一個計時單位，要讓計數(shù)器“過了200個計時單位后，去做某事”，這里我們計時單位選的是1/12KHZ 秒 2.“200”是一個閾值，毫無疑問，我們程序里面寫的CCR0=12000就是說閾值是12000，當記到12000個計數(shù)單位后，就要進入中斷了 。也就是 1/12000 * 12000 =1秒 3.題目中的這句話還有一個隱藏條件，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，那就不會執(zhí)行中斷行為，所以要開啟中斷_EINT(); 計時，就是從使能中斷后開始的 4.手頭的活（main（））、去做某事（中斷服務函數(shù)），這是兩個不同的行動，相當于你本來執(zhí)行的一個動作，現(xiàn)在要去執(zhí)行另一個動作（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)行中斷服務函數(shù)） #pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR//表示給這個向量表中的【定時器中斷】所對應的地址進行賦值，并賦值為函數(shù)void Timer_A (void)的首地址。 其中，關鍵字__interrupt則表示這個函數(shù)是【中斷服務函數(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（中斷標志位清零，CPU一看，清零了，就認為中斷的任務已經完成，于是就退出了中斷） 這里講解一個時鐘的概念（真的是很基礎的知識點啊） 時鐘，顧名思義，是一種計時用具，我們可以用它來記錄時間。在單片機中，時鐘信號的表現(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。 單片機可以計算時鐘邊沿的個數(shù)，比如時鐘的頻率為2Hz，那么時鐘的周期(圖中兩端紅線內的部分)就是0.5s，如果單片機記錄到了2個下跳沿，那么兩個下跳沿中的時間就是0.5s，如果記錄到了3個下跳沿，就是1s。這就是一種計時功能，所以叫做時鐘。 *********************端口中斷*********************** 1.你知道這個是電話鈴聲（init里的配置符合中斷的條件），且有電話鈴聲響的時候，“你要去”接電話（開啟中斷）（且中斷標志置1，一旦中斷標志位置1，CPU立刻去執(zhí)行中斷工作）
中斷標志說明的是“當前有中斷請求”，CPU如果要響應的話，還必須要使能這個中斷。也就是說工作的原理是：先判斷“中斷請求標志”再判斷這個中斷使能標志是否Enable了，或者講是否這兩個標志是否都有效了，系統(tǒng)才會響應這個中斷。 不開中斷使能，只是置位中斷標志的話，就像我們定義了一個用戶的bit標志，我們只是給它置1或者0,但我們從來不判斷它為1的時候做什么，為0的時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中斷標志，CPU就會響應了。
2.手頭的活（main（））、去接電話（中斷服務函數(shù)），這是兩個不同的行動，相當于你本來執(zhí)行的一個動作，現(xiàn)在要去執(zhí)行另一個動作（所以跳倒中斷函數(shù)里）
MSP430內部有一個中斷向量表，只要往里面對應向量（實際也是某地址）填相應函數(shù)的首地址，該中斷發(fā)生時，就能根據(jù)填入的函數(shù)首地址自動【跳轉到該函數(shù)】。
#pragma vector=這句話就是給這個中斷向量表進行賦值的。 #pragma vector=PORT1_VECTOR表示給這個向量表中的【外部端口中斷】所對應的地址進行賦值，并賦值為函數(shù)void Port_1(void)的首地址。 其中，關鍵字__interrupt則表示這個函數(shù)是【中斷服務函數(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（中斷標志位清零，CPU一看，清零了，就認為中斷的任務已經完成，于是就退出了中斷） 按鍵消抖：百度百科 www點bubuko點com/infodetail-449501.html https://wenku.baidu.com/view/1623511552d380eb62946d55.html **********************ADC************************ 模擬量：表示某種待轉換量（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單片機基礎與實踐》 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。我個人（不謙虛的講），水平在實驗室里真的非常一般，而且我一開始邏輯性天賦都很差，硬咬牙才學會了這些，效率上和最終熟練度、掌握知識的深度廣度，與其他那些思維方式很好、邏輯性很強的人相比有很大差距，所以我水平的確有限，如果有錯誤，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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2020-3-19 10:27 上傳
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