MSP430學(xué)習(xí)之時鐘

概述：

本實驗的目的是了解用于執(zhí)行對MSP430 Value Line設(shè)備的初始化過程的步驟。在這個練習(xí)中，您將編寫初始化代碼，并運行該設(shè)備使用各種時鐘資源。

1、寫初始化代碼

2、運行CPU的MCLK的來源方式：VLO 、32768晶體、DCO

3、主體程序部分

4、觀察LED閃光燈速度

MSP430時鐘：

1、在MSP430單片機中一共有三個或四個時鐘源：

（1）LFXT1CLK，為低速/高速晶振源，通常接32.768kHz，也可以接（400kHz～16Mhz）；

（2）XT2CLK，可選高頻振蕩器，外接標(biāo)準(zhǔn)高速晶振，通常是接8Mhz，也可以接（400kHz～16Mhz）；

（3）DCOCLK，數(shù)控振蕩器，為內(nèi)部晶振，由RC震蕩回路構(gòu)成；

（4）VLOCLK，內(nèi)部低頻振蕩器，12kHz標(biāo)準(zhǔn)振蕩器。

2、在MSP430單片機內(nèi)部一共有三個時鐘系統(tǒng)：

（1）ACLK，Auxiliary Clock，輔助時鐘，通常由LFXT1CLK或VLOCLK作為時鐘源，可以通過軟件控制更改時鐘的分頻系數(shù)；

（2）MCLK，Master Clock，系統(tǒng)主時鐘單元，為系統(tǒng)內(nèi)核提供時鐘，它可以通過軟件從四個時鐘源選擇；

（3）SMCLK，Sub-Main Clock，系統(tǒng)子時鐘，也是可以由軟件選擇時鐘源。

Basic Clock Module Registers(基礎(chǔ)時鐘寄存器)

DCO control register DCOCTL

Basic clock system control 1 BCSCTL1

Basic clock system control 2 BCSCTL2

Basic clock system control 3 BCSCTL3

SFR interrupt enable register 1 IE1

SFR interrupt flag register 1 IFG1

3、MSP430的時鐘設(shè)置包括3個寄存器，DCOCTL、BCSCTL1、BCSCTL2、BCSCTL3

DCOCTL，DCO控制寄存器，地址為56H，初始值為60H

DCO0~DCO2: DCO Select Bit,定義了8種頻率之一，而頻率由注入直流發(fā)生器的電流定義。

MOD0~MOD4: Modulation Bit,頻率的微調(diào)。

一般不需要DCO的場合保持默認(rèn)初始值就行了。

BCSCTL1，Basic Clock System Control 1，地址為57H，初始值為84H

RSEL0~RSEL2: 選擇某個內(nèi)部電阻以決定標(biāo)稱頻率.0最低，7最高。

XT5V: 1.

DIVA0~DIVA1:選擇ACLK的分頻系數(shù)。DIVA=0,1,2,3,ACLK的分頻系數(shù)分別是1,2,4,8;

XTS: 選擇LFXT1工作在低頻晶體模式(XTS=0)還是高頻晶體模式(XTS=1)。

XT2OFF: 控制XT2振蕩器的開啟(XT2OFF=0)與關(guān)閉(XT2OFF=1)。

正常情況下把XT2OFF復(fù)位就可以了.

BCSCTL2，Basic Clock System Control 2，地址為58H，初始值為00H

DCOR: Enable External Resistor. 0,選擇內(nèi)部電阻；1,選擇外部電阻

DIVS0~DIVS1: DIVS=0,1,2,3對應(yīng)SMCLK的分頻因子為1,2,4,8

SELS: 選擇SMCLK的時鐘源, 0:DCOCLK; 1:XT2CLK/LFXTCLK.

DIVM0~1: 選擇MCLK的分頻因子, DIVM=0,1,2,3對應(yīng)分頻因子為1,2,4,8.

SELM0~1: 選擇MCLK的時鐘源, 0,1:DCOCLK, 2:XT2CLK, 3:LFXT1CLK

我用的時候一般都把SMCLK與MCLK的時鐘源選擇為XT2。

其它：

1. LFXT1: 一次有效的PUC信號將使OSCOFF復(fù)位，允許LFXT1工作，如果LFXT1信號沒有用作SMCLK或MCLK，可軟件置OSCOFF關(guān)閉LFXT1.

2. XT2: XT2產(chǎn)生XT2CLK時鐘信號，如果XT2CLK信號沒有用作時鐘MCLK和SMCLK,可以通過置XT2OFF關(guān)閉XT2，PUC信號后置XT2OFF，即XT2的關(guān)閉的。

3. DCO振蕩器：振蕩器失效時，DCO振蕩器會自動被選做MCLK的時鐘源。如果DCO信號沒有用作SMCLK和MCLK時鐘信號時，可置SCG0位關(guān)閉DCO直流發(fā)生器。

4. 在PUC信號后，由DCOCLK作MCLK的時鐘信號，根據(jù)需要可將MCLK的時鐘源另外設(shè)置為LFXT1或XT2，設(shè)置順序如下：

(1)清OSCOFF/XT2

(2)清OFIFG

(3)延時等待至少50uS

(4)再次檢查OFIFG，如果仍置位，則重復(fù)(1)-(4)步，直到OFIFG=0為止。

(5)設(shè)置BCSCTL2的相應(yīng)SELM。

實例分析

1、CPU運行在VLO時鐘下：

這是最慢的時鐘，在約12千赫茲下運行。因此，我們將通過可視化的LED閃爍的紅色慢慢地在約每3秒鐘率。我們可以讓時鐘系統(tǒng)默認(rèn)這種狀態(tài)，設(shè)置專門來操作VLO。我們將不使用任何ALCK外設(shè)時鐘在此實驗室工作，但你應(yīng)該認(rèn)識到，ACLK來自VLO時鐘。

#include <msp430g2231.h>

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 關(guān)閉看門狗定時器

P1DIR = 0x40; // P1.6 配置輸出

P1OUT = 0; // 關(guān)閉LED

BCSCTL3 |= LFXT1S_2; // LFXT1 = VLO

IFG1 &= ~OFIFG; // 清除OSCFault 標(biāo)志

__bis_SR_register(SCG1 + SCG0); // 關(guān)閉 DCO

BCSCTL2 |= SELM_3 + DIVM_3; // MCLK = VLO/8

while(1)

{

P1OUT = 0x40; // 開啟LED

_delay_cycles(100);

P1OUT = 0; // 關(guān)閉 LED

_delay_cycles(5000);

}

}

2、CPU運行在晶振(32768Hz)時鐘下：

晶體頻率為32768赫茲，約3倍的VLO。如果我們在前面的代碼中使用晶振，指示燈應(yīng)閃爍大約每秒一次。你知道為什么32768赫茲是一個標(biāo)準(zhǔn)？這是因為這個數(shù)字是2的15次方，因此很容易用簡單的數(shù)字計數(shù)電路，以每秒一次獲得率 ——手表和其他時間時基。認(rèn)識到ACLK來自外部晶振時鐘。

#include

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 關(guān)閉看門狗定時器

P1DIR = 0x41; // P1.0 和P1.6配置輸出

P1OUT = 0x01; // 開啟P1.0

BCSCTL3 |= LFXT1S_0; // LFXT1 = 32768Hz 晶振

while(IFG1 & OFIFG)

{

IFG1 &= ~OFIFG; // 清除 OSCFault 標(biāo)志

_delay_cycles(100000); // 為可見的標(biāo)志延時

}

P1OUT = 0; // 關(guān)閉P1

__bis_SR_register(SCG1 + SCG0); // 關(guān)閉 DCO

BCSCTL2 |= SELM_3 + DIVM_3; // MCLK = 32768/8

while(1)

{

P1OUT = 0x40; // 開啟 LED

_delay_cycles(100);

P1OUT = 0; / / 關(guān)閉LED

_delay_cycles(5000);

}

}

3、CPU運行在晶振(32768Hz)和DCO時鐘下：

最慢的頻率，我們可以運行DCO約在1MHz（這也是默認(rèn)速度）。因此，我們將開始切換MCLK到DCO下。在大多數(shù)系統(tǒng)中，你會希望ACLK上運行的VLO或32768赫茲晶振。由于ACLK在我們目前的代碼是在晶體上運行，我們會打開DCO計算。

#include

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 關(guān)閉看門狗定時器

if (CALBC1_1MHZ ==0xFF || CALDCO_1MHZ == 0xFF)

{

while(1); // If cal const erased, 掛起

}

BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Set range

DCOCTL = CALDCO_1MHZ; //設(shè)置DCO模式

P1DIR = 0x41; // P1.0 和P1.6配置輸出

P1OUT = 0x01; // P1.0 開啟

BCSCTL3 |= LFXT1S_0; // LFXT1 = 32768Hz

while(IFG1 & OFIFG)

{

IFG1 &= ~OFIFG; // 清除OSCFault 標(biāo)志

_delay_cycles(100000); // 為可見標(biāo)志延時

}

P1OUT = 0; // P1.6 關(guān)閉

// __bis_SR_register(SCG1 + SCG0); // 關(guān)閉DCO

BCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_3; // MCLK = DCO

while(1)

{

P1OUT = 0x40; // P1.6 開啟

_delay_cycles(100);

P1OUT = 0; / / P1.6 關(guān)閉

_delay_cycles(5000);

}

}

4、CPU運行在DCO時鐘下：

最慢的頻率，我們可以運行DCO約在1MHz（這也是默認(rèn)速度）。因此，我們將開始切換MCLK到DCO下。在大多數(shù)系統(tǒng)中，你會希望在VLO或者是晶振下運行ACLK。由于ACLK在我們目前的代碼是在VLO上運行，我們會打開DCO運行。

#include

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 關(guān)閉看門狗定時器

if (CALBC1_1MHZ ==0xFF || CALDCO_1MHZ == 0xFF)

{

while(1); // If cal const erased,掛起

}

BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Set range

DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // 設(shè)置DCO模式

P1DIR = 0x40; // P1.6 配置輸出

P1OUT = 0; // P1關(guān)閉

BCSCTL3 |= LFXT1S_2; // LFXT1 = VLO

IFG1 &= ~OFIFG; // 清除 OSCFault 標(biāo)志

//__bis_SR_register(SCG1 + SCG0); // 關(guān)閉DCO

BCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_3; // MCLK = DCO/8

while(1)

{

P1OUT = 0x40; // P1.6 關(guān)閉

_delay_cycles(100);

P1OUT = 0; // P1.6 開啟

_delay_cycles(5000);

}

}

以下將會分析上面4個例子的代碼細(xì)微差別：

首先讓我們看一下msp430x20x2.h這個文件中的內(nèi)容，由于頭文件信息量很大這里就只簡單說明和以上四個代碼有關(guān)的部分，其余請大家自行閱讀。

一、WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 關(guān)閉看門狗定時器(例1、2、3、4)

頭文件中的相關(guān)說明如下：

/************************************************************

* WATCHDOG TIMER

************************************************************/

#define __MSP430_HAS_WDT__ /* Definition to show that Module is available */

SFR_16BIT(WDTCTL); /* Watchdog Timer Control */

/* The bit names have been prefixed with "WDT" */

#define WDTIS0 (0x0001)

#define WDTIS1 (0x0002)

#define WDTSSEL (0x0004)

#define WDTCNTCL (0x0008)

#define WDTTMSEL (0x0010)

#define WDTNMI (0x0020)

#define WDTNMIES (0x0040)

#define WDTHOLD (0x0080)

#define WDTPW (0x5A00)

這個指令設(shè)置密碼（WDTPW）和停止位定時器（WDTHOLD），所有的WatchDog配置都需要在WDTPW的輔助下完成。

舉例如下：

A、間隔時間由Bit0-2位編碼：

1、看門狗的時鐘由FSMCLK(假設(shè)為1MHz)

#defineWDT_MDLY_32 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL) /* 32ms interval (default) */

#defineWDT_MDLY_8 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTIS0) /* 8ms " */

#defineWDT_MDLY_0_5 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTIS1) /* 0.5ms " */

#defineWDT_MDLY_0_064 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTIS1+WDTIS0) /* 0.064ms " */

2、看門狗的時鐘由FACLK(假設(shè)為32KHz)

#defineWDT_ADLY_1000 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL) /* 1000ms " */

#defineWDT_ADLY_250 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS0) /* 250ms " */

#defineWDT_ADLY_16 (WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS1) /* 16ms " */

B、看門狗模式——在過期時間后重啟：

1、看門狗的時鐘由FSMCLK(假設(shè)為1MHz)

#defineWDT_MRST_32 (WDTPW+WDTCNTCL) /* 32ms interval (default) */

#defineWDT_MRST_8 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTIS0) /* 8ms " */

#defineWDT_MRST_0_5 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTIS1) /* 0.5ms " */

#defineWDT_MRST_0_064 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTIS1+WDTIS0) /* 0.064ms " */

2、看門狗的時鐘由FACLK(假設(shè)為32KHz)

#defineWDT_ARST_1000 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTSSEL) /* 1000ms " */

#defineWDT_ARST_250 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS0) /* 250ms " */

#defineWDT_ARST_16 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS1) /* 16ms " */

#defineWDT_ARST_1_9 (WDTPW+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS1+WDTIS0) /* 1.9ms " */

二、P1DIR = 0x40; // P1.6 配置輸出

P1OUT = 0; // P1關(guān)閉 (例1、2、3、4)

其中DIR 和P1OUT分別配置IO口的方向和輸出值，這里不在贅述，請參考手冊。

三、BCSCTL3 |= LFXT1S_2; // LFXT1 = VLO (例1和例4)

BCSCTL3 |= LFXT1S_0; // LFXT1 = 32768Hz (例2和例3)

/************************************************************

* Basic Clock Module

************************************************************/

#define__MSP430_HAS_BC2__

/* Definition to show that Module is available */

SFR_8BIT(DCOCTL); /* DCO Clock Frequency Control */

SFR_8BIT(BCSCTL1); /* Basic Clock System Control 1 */

SFR_8BIT(BCSCTL2); /* Basic Clock System Control 2 */

SFR_8BIT(BCSCTL3); /* Basic Clock System Control 3 */

#defineMOD0 (0x01) /* Modulation Bit 0 */

#defineMOD1 (0x02) /* Modulation Bit 1 */

#defineMOD2 (0x04) /* Modulation Bit 2 */

#defineMOD3 (0x08) /* Modulation Bit 3 */

#defineMOD4 (0x10) /* Modulation Bit 4 */

#defineDCO0 (0x20) /* DCO Select Bit 0 */

#defineDCO1 (0x40) /* DCO Select Bit 1 */

#defineDCO2 (0x80) /* DCO Select Bit 2 */

#defineLFXT1OF (0x01)

/* Low/high Frequency Oscillator Fault Flag */

#defineXT2OF (0x02)

/* High frequency oscillator 2 fault flag */

#defineXCAP0 (0x04) /* XIN/XOUT Cap 0 */

#defineXCAP1 (0x08) /* XIN/XOUT Cap 1 */

#defineLFXT1S0 (0x10) /* Mode 0 for LFXT1 (XTS = 0) */

#defineLFXT1S1 (0x20) /* Mode 1 for LFXT1 (XTS = 0) */

#defineXT2S0 (0x40) /* Mode 0 for XT2 */

#defineXT2S1 (0x80) /* Mode 1 for XT2 */

#defineXCAP_0 (0x00) /* XIN/XOUT Cap : 0 pF */

#defineXCAP_1 (0x04) /* XIN/XOUT Cap : 6 pF */

#defineXCAP_2 (0x08) /* XIN/XOUT Cap : 10 pF */

#defineXCAP_3 (0x0C) /* XIN/XOUT Cap : 12.5 pF */

#defineLFXT1S_0 (0x00)

/* Mode 0 for LFXT1 : Normal operation */

#defineLFXT1S_1 (0x10) /* Mode 1 for LFXT1 : Reserved */

#defineLFXT1S_2 (0x20) /* Mode 2 for LFXT1 : VLO */

#defineLFXT1S_3 (0x30)

/* Mode 3 for LFXT1 : Digital input signal */

#defineXT2S_0 (0x00) /* Mode 0 for XT2 : 0.4 - 1 MHz */

#defineXT2S_1 (0x40) /* Mode 1 for XT2 : 1 - 4 MHz */

#defineXT2S_2 (0x80) /* Mode 2 for XT2 : 2 - 16 MHz */

#defineXT2S_3 (0xC0)

/* Mode 3 for XT2 : Digital input signal */

四、__bis_SR_register(SCG1 + SCG0); // 關(guān)閉 DCO

__bis_SR_register()是在intrinsics.h這個頭文件中定義了，實現(xiàn)的功能是將SR中的位置零。

關(guān)于頭文件中的代碼作用

#ifdef__cplusplus

extern"C"

{

#endif

#ifdef__cplusplus

}

#endif/* extern "C" */

一般用于將C++代碼以標(biāo)準(zhǔn)C形式輸出（即以C的形式被調(diào)用），這是因為C++雖然常被認(rèn)為是C的超集，但是C++的編譯器還是與C的編譯器不同的。C中調(diào)用C++中的代碼這樣定義會是安全的。

五、BCSCTL2 |= SELM_3 + DIVM_3; // MCLK = VLO/8

BCSCTL2 |= SELM_3 + DIVM_3; // MCLK = 32768/8

BCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_3; // MCLK = DCO

BCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_3; // MCLK = DCO/8

MSP430中有如下定義：

#defineRSEL0 (0x01) /* Range Select Bit 0 */

#defineRSEL1 (0x02) /* Range Select Bit 1 */

#defineRSEL2 (0x04) /* Range Select Bit 2 */

#defineRSEL3 (0x08) /* Range Select Bit 3 */

#defineDIVA0 (0x10) /* ACLK Divider 0 */

#defineDIVA1 (0x20) /* ACLK Divider 1 */

#defineXTS (0x40)

/* LFXTCLK 0:Low Freq. / 1: High Freq. */

#defineXT2OFF (0x80) /* Enable XT2CLK */

#defineDIVA_0 (0x00) /* ACLK Divider 0: /1 */

#defineDIVA_1 (0x10) /* ACLK Divider 1: /2 */

#defineDIVA_2 (0x20) /* ACLK Divider 2: /4 */

#defineDIVA_3 (0x30) /* ACLK Divider 3: /8 */

#defineDIVS0 (0x02) /* SMCLK Divider 0 */

#defineDIVS1 (0x04) /* SMCLK Divider 1 */

#defineSELS (0x08)

/* SMCLK Source Select 0:DCOCLK / 1:XT2CLK/LFXTCLK */

#defineDIVM0 (0x10) /* MCLK Divider 0 */

#defineDIVM1 (0x20) /* MCLK Divider 1 */

#defineSELM0 (0x40) /* MCLK Source Select 0 */

#defineSELM1 (0x80) /* MCLK Source Select 1 */

#defineDIVS_0 (0x00) /* SMCLK Divider 0: /1 */

#defineDIVS_1 (0x02) /* SMCLK Divider 1: /2 */

#defineDIVS_2 (0x04) /* SMCLK Divider 2: /4 */

#defineDIVS_3 (0x06) /* SMCLK Divider 3: /8 */

#defineDIVM_0 (0x00) /* MCLK Divider 0: /1 */

#defineDIVM_1 (0x10) /* MCLK Divider 1: /2 */

#defineDIVM_2 (0x20) /* MCLK Divider 2: /4 */

#defineDIVM_3 (0x30) /* MCLK Divider 3: /8 */

#defineSELM_0 (0x00) /* MCLK Source Select 0: DCOCLK */

#defineSELM_1 (0x40) /* MCLK Source Select 1: DCOCLK */

#defineSELM_2 (0x80)

/* MCLK Source Select 2: XT2CLK/LFXTCLK */

#defineSELM_3 (0xC0)

/* MCLK Source Select 3: LFXTCLK */

六、BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; //設(shè)置值 (例3、4)

#ifndef__DisableCalData

SFR_8BIT(CALDCO_16MHZ); /* DCOCTL Calibration Data for 16MHz */

SFR_8BIT(CALBC1_16MHZ); /* BCSCTL1 Calibration Data for 16MHz */

SFR_8BIT(CALDCO_12MHZ); /* DCOCTL Calibration Data for 12MHz */

SFR_8BIT(CALBC1_12MHZ); /* BCSCTL1 Calibration Data for 12MHz */

SFR_8BIT(CALDCO_8MHZ); /* DCOCTL Calibration Data for 8MHz */

SFR_8BIT(CALBC1_8MHZ); /* BCSCTL1 Calibration Data for 8MHz */

SFR_8BIT(CALDCO_1MHZ); /* DCOCTL Calibration Data for 1MHz */

SFR_8BIT(CALBC1_1MHZ); /* BCSCTL1 Calibration Data for 1MHz */

#endif/* #ifndef __DisableCalData */

關(guān)于SFR_8BIT的相關(guān)說明：

External references resolved by a device-specific linker command file

(外部引用解決的特定于設(shè)備的連接器命令文件)

#defineSFR_8BIT(address)extern volatile unsigned charaddress

#defineSFR_16BIT(address)extern volatile unsigned intaddress

七、if (CALBC1_1MHZ ==0xFF || CALDCO_1MHZ == 0xFF)

{

while(1); // If cal const erased,掛起

} (例3、例4)

請注意這里的陷阱。它可以清除內(nèi)存段信息。

八、IFG1 &= ~OFIFG; // 清除OSCFault 標(biāo)志 (例1、例4)

時鐘系統(tǒng)將強制使用的MCLK作為其源的DCO在一個時鐘故障的存在。因此，我們必須清除故障標(biāo)志。

FG1中斷標(biāo)志寄存器是1。寄存器中的位域是唯一的振蕩器故障中斷標(biāo)志 - OFIFG。

九、while(IFG1 & OFIFG)

{

IFG1 &= ~OFIFG; // 清除OSCFault 標(biāo)志

_delay_cycles(100000); // 為可見標(biāo)志延時

} (例2、例3)

在上面的代碼我們把OSCFault標(biāo)志繼續(xù)做我們的任務(wù)，由于時鐘系統(tǒng)將默認(rèn)為VLO?，F(xiàn)在，我們希望確保該標(biāo)志保持清零，這意味著晶體是啟動并運行著的。

如果該故障標(biāo)志是明確的，我們就退出循環(huán)。我們需要等待清算后的標(biāo)志，直到我們再次測試50微秒。該_delay_cycles（100000）。我們需要它是那么長的時間，所以我們可以看到在代碼開頭的LED燈。否則，它會這么快，我們的光將無法看到它。

配置：

結(jié)果：