本書以MSP432P401R固件庫函數為主線,介紹了MSP432P401R的基本外設特點、結構與功能、固件庫的函數列表及使用。本書采用真實硬件MSPEXP432P401RLaunchPad評估板來測試基于固件編寫的程序,使用虛擬硬件Proteus8.3來測試基于寄存器編寫的程序,以便把高效的基于固件編程與傳統(tǒng)的基于寄存器編程的優(yōu)點結合起來,以加快MSP432軟件的開發(fā)速度。
本書可作為嵌入式工程師在基于固件MSP432開發(fā)時的參考用書,也可作為高校電類專業(yè)學習MSP432或Cortex,M4的入門教材。
基于固件的MSP432微控制器原理及應用
本書特色
一、采用基于固件的軟件編程模式,讓MSP432的編程變得易學與省時,可大大加快軟件開發(fā)的進度。
二、介紹了完全采用Proteus8.3SP2的軟件編寫與測試方法,在介紹基于固件編程的同時也兼顧傳統(tǒng)基于寄存器的方法。
三、較深入地介紹了軟件調試與測試的技術細節(jié),比如設置斷點和單步調試方法,以利于初學者盡快跨進嵌入式程序員的行列。
四、本書盡量做到理論聯(lián)系實際,讓大多數程序都有相應的測試結果。
正值超低功耗的MSP430產品在業(yè)界做得風生水起的時候,2015年初TI又推出了全新的超低功耗MSP432 MCU產品,這是一款將低功耗MSP430所具有的卓越性能引入ARM Cortex領域中的產品。其憑借Cortex M4F內核、FPU引擎、DSP指令和48 MHz主頻,更好地滿足了那些正在尋求具有更高性能或行業(yè)標準內核的MSP用戶和更低功耗的ARM用戶的需求。
MSP432 MCU可利用與Cortex M0C+(M4F的性能比M0+強10倍)相當的功耗來實現(xiàn)Cortex M4F的全部性能,使得工業(yè)界或消費類應用領域的用戶再也無須在低功耗與高性能之間做出取舍與權衡了。MSP432 MCU旨在為業(yè)界提供具有最低功耗的ARM Cortex M4F器件,這可通過EEMBC(嵌入式微處理器基準評測協(xié)會)的ULPBench(超低功率基準)評分來證明。在該項測試中,MSP432 MCU在所有同類的Cortex M3/M4F器件中獲得了最高分——167.4分。
MSP432系列在工作狀態(tài)下的電流僅為95 μA/MHz,在支持實時時鐘的待機狀態(tài),電流可低至850 nA,并且還集成了針對超低功耗的外設,包括:
集成的DC/DC,與低壓降穩(wěn)壓器(LDO)相比,可降低40%的功耗;
為8個 RAM 段中的每個段提供專用電源,從而使每個段的耗能減少30 nA;
14位 ADC,在1 MSPS 時的電流僅為375 μA;
存儲在ROM中的驅動庫(即所謂的固件庫),可比閃存省電35%;
具有獨立段的256 KB閃存,能同步執(zhí)行內存讀取和擦除;
存儲在ROM驅動庫(即所謂的固件庫)中的數據,比保存在閃存中的數據執(zhí)行速度快200%。
AES 256硬件加密加速器使得程序員能夠保護器件和數據安全,而MSP432上的IP保護也可確保數據和代碼的安全性。鑒于MSP432具有大的數據吞吐量、更加完整的高級算法和有線或無線物聯(lián)網 (IoT) 堆棧,以及更高分辨率的顯示圖像等優(yōu)點,或許MSP432的設計思想將代表今后MCU的發(fā)展方向,因而具有廣泛的應用前景。
由于MSP432 MCU剛面市不久,國內還沒有針對MSP432的原理及應用的相關技術書籍,因此作者撰寫此書對其進行介紹。
本書的特點如下:
采用基于固件的軟件編程模式:易學,省時,可降低程序員的入門門檻,并且可以大幅提高軟件的開發(fā)速度,是替代傳統(tǒng)的基于寄存器軟件開發(fā)模式的不二選擇。
較詳細地介紹了軟件調試與測試的技術細節(jié),比如設置斷點和單步調試方法,以利于初學者盡快跨進嵌入式程序員的門檻。
為充分利用現(xiàn)有的書籍及網絡資源,本書還介紹了CCS 6.1、Keil for ARM與IAR for ARM三種最新版的開發(fā)軟件。
最熟悉TI芯片的人莫過于TI自己的工程師,本書盡量原汁原味地把TI工程師的編程方法介紹給讀者。
基于固件來介紹MSP432的軟件編程方法,并不是拋棄基于寄存器的傳統(tǒng)軟件開發(fā)模式,而是將二者有機地結合起來。這樣做,僅需在包含文件中加入MSP432的頭文件即可,這樣就可以在那些適于基于寄存器編程的地方添加基于寄存器的代碼到應用程序中,并以基于Proteus 8.3虛擬軟硬件平臺的形式出現(xiàn)即可。這也可以使那些有MSPEXP432P401R LaunchPad評估板但外圍硬件有限或無該板卡的讀者測試基于寄存器編寫的代碼了。
介紹了基于Proteus 8.3開發(fā)平臺的軟硬件編程與調試方法。
盡量將理論和實踐結合起來,規(guī)避兩種傾向(高校老師編寫的書——偏理論,軟硬件工程師編寫的書——偏程序),特別適用于初學者。
本書的主要內容包括:
開發(fā)工具使用入門;
MSPEXP432P401R LaunchPad開發(fā)板簡介;
系統(tǒng)時鐘模塊;
數字I/O端口;
電源系統(tǒng);
內部存儲器;
ADC14模塊;
比較器E及基準A模塊;
定時器模塊;
嵌套向量中斷控制器;
eUSCI_A的UART模式;
eUSCI的SPI模式;
eUSCI_B的I2C模式;
DMA控制器;
基本圖形庫。
在本書的編寫過程中使用了大量TI公司的中英文資源,并得到了TI中國大學計劃部謝勝祥工程師和潘亞濤經理等的大力協(xié)助;此外,TI還為本書的軟件測試提供了全部實驗器材。王凱、程泳、郭丹、李晗、吳儀炳、陳添丁、楊元廷、史進、謝文福、楊葉騰、陳松雷、壽永勇、壽永勇、余延臻、林東燦、林亮亮、許惠敏 、王愛忠、蘇泓、史永祥、陳鴻霖、周楠、趙建欣、王麗琴、譚笑、林靜、黃榮、高建鴻、杜程遠、張志鴻、張偉敏、吳承清、林肖、李加濱、江麗珍、黃冠莉、陳陽、董曉芳、 陳志成、姜楊、彭浩書等同學參與了個別章節(jié)和固件庫函數的初始翻譯與資料整理工作;同時,在編寫本書的過程中得到了北航出版社編輯的全程指導,以及EEWORLD網站http://bbs.eeworld.com.cn/ 的大力支持,在此一并表示感謝。
本書可作為嵌入式工程師在基于固件的MSP432開發(fā)時的參考用書,也可作為高校電類專業(yè)學習MSP432或ARM Cortex M4的入門教材。
由于時間緊,任務重,加上本人的水平有限,難免會有紕漏,敬請讀者批評指正。
劉杰
2015年11月于福大怡園
第1章 搭建軟件開發(fā)環(huán)境…………………………………………………………….…….……….……1
第2章 MSP EXP432P401R LaunchPad評估板簡介……………………………….…….……29
第3章 時鐘系統(tǒng)模塊(CS)………………………………………………………………….…………48
第4章 數字IO端口…………………………………………………………………………………….……64
第5章 電源系統(tǒng)……………………………………………………………………………………….….……81
第6章 內部存儲器(Memory)………………………………………………………………….……97
第7章 ADC14模塊……………………………………………………………………………………………120
第8章 比較器及基準模塊………………………………………………………………………………..142
第9章 定時器模塊……………………………………………………………………………………………157
第10章 嵌套向量中斷控制器(NVIC)………………………………………………………………187
第11章 UART模塊……………………………………………………………………………………………197
第12章 增強型通用串行通訊接口SPI模式…………………………………………………….217
第13章 eUSCI的I2C模塊………………………………………………………………………………..236
第14章 DMA模塊…………………………………………………………………………………………….260
第15章 基本圖形庫(Grlib) ……………………………………………………………………………….281