本文主要介紹TIMSP430微控制器軟件編程設計中的實踐經(jīng)驗和應用技巧。
第一部分講述基于中斷的標準程序流程模式，適用于大多數(shù)的產(chǎn)品應用編程；另外一部分講述MSP430微控制器編程人員在開發(fā)產(chǎn)品時需要注意的一些關(guān)鍵問題、重要方法與注意事項，如：程序初始化流程，晶振初始化時的注意事項等，利用這些方法可以極大程度地減少產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
1．MSP430微控制器標準軟件設計流程MSP430微控制器軟件設計的標準流程均可參考圖1。該標準的軟件流程可將系統(tǒng)整體功耗降至最低。
圖1
圖1所描述的軟件流程代碼是基于中斷程序的，平時MCU處于睡眠狀態(tài)，直到有中斷產(chǎn)生時MCU被喚醒，最大程度降低系統(tǒng)功耗，優(yōu)化電源效率。
理解圖1所示的中斷服務子程序(1SRs)流程，能更好的掌握MSP430微控制器處理低功耗的模式。MSP430微控制器的低功耗模式由狀態(tài)寄存器SR的控制位控制，在執(zhí)行中斷服務子程序之前，狀態(tài)寄存器SR的低功耗模式控制位可以被優(yōu)先壓棧。當中斷服務子程序返回時，主程序調(diào)用中斷之前的低功耗模式控制位，從而進入中斷之前的低功耗模式狀態(tài)。當然，如果我們在ISR中斷服務子程序返回前修改了保存在SR中的低功耗模式控制位，那么ISR中斷子程序執(zhí)行完之后，主程序流程可以轉(zhuǎn)到另一個不同的低功耗工作模式。
中斷喚醒機制作為MSP430微控制器內(nèi)部低功耗模式的一部分，允許系統(tǒng)快速喚醒，響應中斷事件。例如，當一中斷事件發(fā)生之前MSP430微控制器處于低功耗LPM0模式，MCU在執(zhí)行中斷服務子程序之前首先向堆棧保存SR中的低功耗模式控制位值然后清除SR值，清除SR值使MCU從LPMO模式進入到執(zhí)行中斷活動模式狀態(tài)。在ISR中斷服務子程序中，軟件設計者可以寫一條語句清除SR中的低功耗模式控制位，當中斷程序完成后，MCU從堆棧中重新裝載調(diào)用各自寄存器的狀態(tài)值。如果沒有修改SR的低功耗模式控制位，退出中斷后系統(tǒng)仍然返回進入LPM0低功耗模式，若此時已修改SR控制位，當從ISR中斷程序退出后，系統(tǒng)會工作于活動模式時，并且按進入中斷之前的PC指針所指的地址繼續(xù)執(zhí)行程序。
由于可以在fSR中斷服務子程序中改變低功耗模式，所以設計者可以選擇在ISR程序中執(zhí)行全部任務，也可以選擇在ISR喚醒MCU后在主程序中處理任務。
在ISR程序中處理時確保能立即響應中斷事件，中斷事件發(fā)生時即能立刻處理中斷任務，但是，在處理一個中斷事件時，其它中斷將不能被載入，直到該中斷任務完成，而這樣長時間的中斷將會降低系統(tǒng)的響應靈敏，所以設計者須根據(jù)不同系統(tǒng)要求選擇最佳處理方式。
圖1所示的流程圖中主程序需處理兩個中斷事件，這兩個中斷事件所要處理的任務是在主循環(huán)中處理的。ISRs執(zhí)行兩個不同的事件任務。第一個中斷，ISRs改變了保存在堆棧中SR的值，可以使系統(tǒng)退出中斷后進入活動工作模式，中斷事件是在主程序中被執(zhí)行，中斷事件可以是一任意應用事件，例如定時器、按鍵處理、AD轉(zhuǎn)換等。第二個中斷，在ISR中斷服務子程序設置一標志位，在主程序檢測該標志位來判斷是否執(zhí)行相應的任務。如果需處理的中斷事件能在較短的時間內(nèi)迅速完成，這樣就能夠在中斷服務子程序中直接執(zhí)行，無需進入主程序處理，此時ISR中斷服務子程序沒必要設置標志位或改變SR低功耗控制位退出睡眠模式，退出ISR中斷服務子程序后MCU仍然返回到睡眠模式。該流程可以根據(jù)系統(tǒng)應用的復雜性來定，例如，只有一個中斷事一件可喚醒主程序時，則無需設置系統(tǒng)標志位，此時，通過中斷喚醒主程序，然后主程序進行相應的任務操作，最后MCU重新進入睡眠模式。
圖1中所提到的睡眠模式LPMn是系統(tǒng)所要用到的睡眠低功耗模式，每種應用所涉及的模式可能會有所不同，實際的睡眠模式由整個系統(tǒng)所用到的模塊(如定時器、AD、串口等)決定，取決于系統(tǒng)模塊在相應的睡眠模式下可否被中斷喚醒。例如由MCU的定時器負責喚醒CPU，且該定時器時鐘為ACLK時，則ACLK必須保持活動模式，則MCU可以工作在LPM3模式；但是如果定時器時鐘為DCO時，則MCU必須工作在LPMO。
2方案設計技巧2．1看門狗和晶振的配置在任何一款MSP430微控制器中，看門狗默認開啟32ms復位，所以程序初始化第一步應先進行看門狗WDT的配置。如果在初始化中不快速處理WDT的話，則看門狗可能很快溢出造成芯片程序復位。為避免CPU進入復位死循環(huán)，所以看門狗需在程序最開始配置，通過設置時間、設置控制位或者關(guān)閉看門狗。
MSP430F4xx或MSP430F2xx微控制器中，使用LFXT1低頻率晶振時，代碼運行之前需通過FLL_CTL0寄存器配置晶振相應的負載電容，否則晶振可能會運行不正常，該技巧在許多TI的MSP430微控制器應用實例代碼中均可見。
2.2使用TI的標準頭文件
TJ為每一款MSP430微控制器均提供～標準頭文件，文件中包含相應芯片型號中的所有寄存器和位常數(shù)定義信息，使用文件中定義的信息能極大地提高程序的可讀性，同時增加系統(tǒng)可移植性，使其它設計者能快速掌握該程序的設計。TI的每～個應用方案和代碼實例都可以應用這些頭文件。
2.3運用內(nèi)部函數(shù)處理低功耗模式和其它函數(shù)
MSP430微控制器利用C語言開發(fā)軟件時，可以直接調(diào)用編譯器包含的幾個內(nèi)部函數(shù)。有時一些關(guān)鍵事件的處理唯一方法就是使用內(nèi)部函數(shù)，利用內(nèi)部函數(shù)會很大程度地提高任務處理的效率。
使用內(nèi)部函數(shù)最普通的例子就是進入與退出低功耗模式，通常用C語言時必須對CPU寄存器中的某些位進行操作，例如在IAR編譯環(huán)境中如果需要進入LPM3模式，則即可直接使用內(nèi)部函數(shù)：
BISSR(LPM3_bits+GIE)。
其它內(nèi)部函數(shù)有時也具有優(yōu)化功能，例如MSP430微控制器轉(zhuǎn)換BCD碼的內(nèi)部指令函數(shù)，如果沒有這些指令組合，則需要一長串C語言代碼完成，且編輯器不能直接將代碼轉(zhuǎn)換成MSP430微控制器識別的BCD數(shù)學指令。使用內(nèi)部函數(shù)使得利用C語言編程的人員最大程度地優(yōu)化了程序代碼，也降低了系統(tǒng)功耗。
MSP430微控制器的開發(fā)環(huán)境編譯器包含一系列功能函數(shù)，開發(fā)設計時需注意最新版本。
2．4晶振失效的處理函數(shù)
MSP430微控制器具有檢查時鐘是否失效的功能。所有的微控制器系列提供內(nèi)部DCO和高頻頻晶振的失效檢測功能，MSP430F4xx和MSP430F2xx系列具有全部時鐘失效檢測的功能，如：外部32768Hz低頻時鐘與高頻時鐘失效檢測。
具體細節(jié)可參考用戶手冊。
本文主要考慮兩種會出現(xiàn)晶振失效的情況以及考慮是否需要做出相應的處理。
(1)在每一次MCU上電時晶振穩(wěn)定的過程。在這個過程中會造成晶振的失效，特別對于低頻晶振初始化，時鐘穩(wěn)定需要一定時間，經(jīng)常是幾千毫秒。
(2)在程序運行過程中出現(xiàn)晶振失效，比如某種導體將晶振管腳短路，因此需要一些特殊的方法處理，當晶振失效時，DC0時鐘模塊將繼續(xù)支持CPU的工作。
如果時鐘源ACLK、SMCLK或者晶振未穩(wěn)定時，任何使用這些時鐘的外圍設備都將受到影響，唯一方法即是通過軟件進行檢測與處理。當一些對時間敏感的外圍(如定時器)以低頻晶振為時鐘源，若晶振未振蕩穩(wěn)定時，將導致初始化失敗，同時若程序代碼未等到晶振穩(wěn)定就開始工作，則外設輸出的結(jié)果是不可預知的。
如果由LFXT1、LT×T2提供系統(tǒng)的MCLK時鐘源，晶振失效了，則MCLK時鐘源會自動切換到內(nèi)部DCO時鐘模塊，由內(nèi)部的DCO做為MCLK時鐘源。
處理晶振初始化的一個簡單方法就是可以不停重復清零、等待檢測默認的晶振失效標志位，直到晶振失效標志不在置位，可參考用戶手冊。如MSP430F：2xx系列，LF×T1的低頻晶振并不能檢測晶振是否失敗，此時可調(diào)用一延時程序以保證有足夠的初始化穩(wěn)定時間。這種方法在一般程序正常操作過程中并不能捕獲到晶振是否失效，但可以通過設置OFIE位在NMI中斷服務子程序中處理。
2．5逐漸增加MCLK頻率
大多數(shù)MSP430微控制器的MCLK可以配置為8MHz，MSP430F2xx可以達到16MHz，系統(tǒng)要求VCC電壓值隨著頻率的升高相應有所增加。程序運行時，若設定MCLK頻率所需的VCC電壓比真正提供給微控制器的電壓值高，則運行過程中將發(fā)生不可預知的問題。
即使MCU實際工作VCC值比工作頻率需要的實際工作電壓高出很多，但VCC上升到穩(wěn)定狀態(tài)是需要一定時間的，所以我們要在工作頻率升高之前確保芯片電壓已經(jīng)能夠支持晶振正常工作。
如果MCU具備SVS(電壓檢測模塊)模塊，則SVS可以提醒系統(tǒng)的VCC電壓達到所需的電壓值；若MCU不具備SVS模塊，但是含有可利用的ADC模塊，則ADC模塊可以采樣VCC電壓，從而判斷在提升頻率之前芯片電壓值是否能滿足高頻工作要求。
2．6使用初始化函數(shù)
通常在C編譯器編寫代碼時，程序會自動初始化所有定義的存儲器，并且將代碼值插入到main()主程序中。如果定義的存儲器很多(大量變量)，則將導致看門狗的溢出問題。當初始化許多變量時，占用的時間相應就會很長，以至于在執(zhí)行main()主程序第一條語句之前看門狗已經(jīng)溢出，那么將導致死循環(huán)的產(chǎn)生
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