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MSP-EXP430Launchpad 实验指南
前言
MSP430G2 系列是德州仪器近期推出的一款产品，在秉承 MSP430 超低功耗，高集成度
的优点的同时，具有高性价比的特点。该系列被称为 ValueLine，旨在以 8 位单片机的价格
实现 16 位单片机的性能。MSP-EXP430Launchpad 是 TI 推出的又一套用于 MSP430 和电路
实验的开发板。在该套不到名片大小的开发板上集成了一片超低功耗 16 位 MSP430 单片机，
USB 口仿真器电路以及各引脚接口等。利用 LaunchPad 开发板，仅需一台笔记本电脑，就
可以在基于图形界面的编程软件 CCS 上进行嵌入式软硬件系统的开发和调试，真正做到将
实验室装进口袋里，让使用者可以随时随地，不受场地和设备的限制进行 430 的开发工作。
除了学生自主创新实践外，LaunchPad 开发板还可以用于本科低年级课程，如嵌入式 C 语言，
电子技术基础，微机原理，单片机等课程的自主实验环节以及课程设计。该套开发板为单片
机热爱者提供了一个很好的学习平台。
该实验指导书在 Launchpad 的基础上进行了功能模块的扩展，以期更好地进行实验教学
和学习。本书共有六章，分为两大部分。第一部分为第 1 章至第 3 章，对 MSP430G2 系列
单片机的外设进行介绍，CCSv5.1 的安装和使用，同时给出了几个基于 Launchpad 的实际开
发案例。第二部分为第 4 章至第 6 章，对一体化实验系统以及各扩展模块的硬件电路进行了
详细的介绍，在此基础上通过六个基础实验以及六个综合实验帮助读者更好地理解和掌握
430 的开发和应用。
由于时间和篇幅的原因，本书中第三章关于微控制器外设寄存器的更为详细的描述没有
在此书中涉及，但包含在随书光盘的电子文档中，供有需要的读者阅读和参考。
该实验指导书、程序和相关教学材料由西安电子科技大学 MSP430 联合实验室赵建老师
和 TI 单片机大学计划黄争经理共同策划和审阅，在编写过程中，联合实验室老师和同学付
出了辛勤的劳动，在此表示衷心的感谢。此外，也感谢 TI 大学计划部崔萌和王沁工程师对
全书进行的修改，整理和完善工作。由于时间和水平有限，书中可能存在错误和不妥之处，
敬请广大读者批评指正。
西安电子科技大学 MSP430 实验室
2012 年 10 月
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目录
MSP-EXP430Launchpad 实验指南 ........................................................................... 1
前言 ............................................................................................................................... 1
第一章 MSP430G2 系列单片机 ............................................................................... 6
第一节 MSP430 系列单片机概述 ........................................................................................ 6
1.1.1 MSP430 系列单片机及低功耗特性 .................................................................... 6
1.1.2 MSP430 单片机的其他特点 ................................................................................ 7
第二节 LaunchPad Launch！ ................................................................................................ 9
第三节 MSP43OG2 系列单片机的应用与开发 ................................................................... 11
1.3.1 多路电源开关 ....................................................................................................... 11
1.3.2 风速测试仪 ........................................................................................................... 11
1.3.3 窗帘电机控制器 ................................................................................................... 12
1.3.4 数字频率计 ........................................................................................................... 12
1.3.5 自行车里程表 ....................................................................................................... 13
第二章 CCS 快速上手 ............................................................................................ 14
第一节 CCS 简介 ........................................................................................................... 14
功能总览 ......................................................................................................................... 14
第二节 CCS 的使用 .............................................................................................................. 16
2.2.1 CCS 的安装 ........................................................................................................ 16
第三节 CCS 的调试 ............................................................................................................... 20
2.3.1 利用 CCSv5.1 导入已有工程 .............................................................................. 20
2.3.2 利用 CCSv5.1 新建工程 ...................................................................................... 21
第三章 MSP43OG2 系列单片机硬件资源应用技术............................................... 42
第一节 时钟与休眠模式 ..................................................................................................... 42
3.1.1 时钟系统简介 ....................................................................................................... 42
3.1.2 时钟系统的操作 ................................................................................................... 43
3.1.3 基本时钟模块特性 ................................................................................................ 43
3.1.4 VLO 时钟............................................................................................................... 43
3.1.5 LFX1 时钟 ............................................................................................................. 43
3.1.6 XT2 晶振 ............................................................................................................... 44
3.1.7 DCO ....................................................................................................................... 44
3.1.8 调整 DCO 的频率 ................................................................................................ 45
3.1.9 运用外部电阻 Rosc 调整 DCO 的值 .................................................................. 45
3.1.10 DCO 调制器 ........................................................................................................ 45
3.1.11 基本时钟系统的错误检测 ................................................................................. 46
3.1.12 从外部晶振获取 MCLK .................................................................................... 46
3.1.13 基本寄存器表 ..................................................................................................... 46
第二节 通用 IO 口 ............................................................................................................ 50
3.2.1 IO 口 ...................................................................................................................... 50
3
3.2.2 IO 寄存器 .............................................................................................................. 50
3.2.3 IO 口中断 .............................................................................................................. 51
3.2.4 线与逻辑 ............................................................................................................... 51
3.2.5 兼容性 ................................................................................................................... 52
第三节 10 位 ADC .............................................................................................................. 53
3.2.1 ADC10 的特点 ...................................................................................................... 53
3.2.2 ADC10 转换模式................................................................................................... 55
3.3.3 ADC10 寄存器 ...................................................................................................... 58
3.3.4 内部温度传感器 ................................................................................................... 63
第四节 16 位定时/计数器 ................................................................................................... 65
3.4.1 Timer_A 定时/计数器的主计数器模块结构和原理 ........................................... 65
3.4.2 Timer_A 定时/计数器比较模块 ........................................................................... 66
3.4.3 Timer_A 捕获模块 ................................................................................................ 69
3.4.4 Timer_A 定时器中断 ............................................................................................ 69
第五节 FLASH 控制器 ....................................................................................................... 73
3.5.1 Flash 存储介绍 ...................................................................................................... 73
3.5.2 Flash 存储器的分段 .............................................................................................. 73
3.5.3 Flash 的操作 .......................................................................................................... 74
3.5.4 Flash 寄存器 .......................................................................................................... 84
第六节 通信接口（USCI 和 USART） ............................................................................... 91
3.6.1 串行同步和串行异步通信原理的简述 ............................................................... 91
3.6.2 USCI 模块的相关寄存器定义 ........................................................................... 93
3.6.3 USART 的相关寄存器定义 ................................................................................ 100
3.6.4 USCI 模块初始化和收发操作步骤流程 ............................................................ 105
3.6.5 USART 模块的初始化和收发操作步骤流程 .................................................... 121
第七节 比较器 A+............................................................................................................. 128
3.7.1 比较器 A+的介绍 ............................................................................................... 128
3.7.2 比较器 A+的操作 ............................................................................................... 128
3.7.3 比较器 A+寄存器 ................................................................................................ 132
第八节 Grace 软件技术 .................................................................................................... 136
3.8.1 创建 Grace 工程 .................................................................................................. 136
3.8.2 使用 Grace 配置 I/O 口及外设 .......................................................................... 137
第九节 MSP43OG2 系列单片机调试接口 JTAG 和 SBW ........................................... 144
3.9.1 JTAG 简介 ........................................................................................................... 144
3.9.2 JTAG 接口 ........................................................................................................... 144
3.9.3 SBW 接口 ............................................................................................................ 145
第十节 触摸按键 ............................................................................................................... 146
3.9.1 电阻式按键 ......................................................................................................... 146
3.9.2 电容式按键 ......................................................................................................... 146
第四章 MSP43OG2 系列单片机一体化实验系统................................................ 149
4.1.1 实验系统标准版结构结构组成 ......................................................................... 149
4.1.2 实验系统标准版使用对象和使用特点 ............................................................. 153
第二节 MSP43OG2 系列单片机一体化实验系统简化板 ................................................ 154
第三节 实验模块配置 ....................................................................................................... 156
4
4.3.1 模拟滤波器实验功能模块 .................................................................................. 156
4.3.2 程控放大器实验功能模块 ................................................................................. 161
4.3.3 晶体管特性测试模块 ......................................................................................... 167
4.3.4 光照度检测实验功能模块 ................................................................................. 172
4.3.5 三种温度测量模块 .............................................................................................. 179
4.3.6 矩阵键盘及数码管实验模块 ............................................................................. 185
4.3.7 触控 RGBLED 模块 ........................................................................................... 188
4.3.8 频率计及 D/A 转换模块 ..................................................................................... 194
4.3.9 三种通信接口模块 ............................................................................................. 199
4.3.10 声音强度检测模块 ......................................................................................... 206
第五章 MSP430G2 系列单片机基础实验 ........................................................... 212
第一节 I/O 基础实验 .......................................................................................................... 212
5.1.1 矩阵键盘按键扫描实验 ...................................................................................... 212
5.1.2 控制数码管显示数字实验 ................................................................................. 214
5.1.3 按键扫描并控制数码管显示键值实验 ............................................................. 217
5.1.4 点阵 LCD 显示器控制实验 ............................................................................... 220
5.1.5 触摸按键实验 ..................................................................................................... 221
5.1.6 RGBLED 触控实验 ............................................................................................. 225
第二节 AD 转换基础实验 .............................................................................................. 227
5.2.1 输入电压检测实验 ............................................................................................. 227
5.2.2 光照度检测实验 .................................................................................................. 228
5.2.3 Pt100 温度测量实验 ........................................................................................... 231
5.2.4 声音强度检测实验 ............................................................................................. 234
第三节 D/A 转换基础实验 ............................................................................................... 237
5.3.1 D/A 转换器件实现电压输出实验 ...................................................................... 237
5.3.2 PWM 实现电压输出实验 ................................................................................... 238
第四节 定时/计数器基础实验 .......................................................................................... 240
5.4.1 定时信号产生实验 ............................................................................................. 240
5.4.2 信号频率测量实验 ............................................................................................. 241
5.4.3 模拟滤波器实验 ................................................................................................. 245
第五节 通信接口基础实验 ................................................................................................. 252
5.5.1 SPI 接口基础实验 ............................................................................................... 252
5.5.2 程控放大器实验 ............................................................................................... 256
5.5.3 RS-232 接口通信实验（UART 接口） ............................................................. 266
5.5.4 RS-485 接口通信实验（UART 接口） ............................................................. 269
5.5.5 ：18B20 温度测量（单总线） ......................................................................... 271
第六章 MSP430G2 系列单片机应用实践 ............................................................. 275
第一节 用三种温度传感器实现的温度巡检/控制器 ...................................................... 275
6.1.1 目的与要求 ......................................................................................................... 275
6.1.2 电路设计和系统连接 ......................................................................................... 275
6.1.3 信号与数据处理 ................................................................................................. 275
6.1.4 软件设计与调试 ................................................................................................. 277
6.1.5 总结与扩展 ......................................................................................................... 280
第二节 键盘输入控制的程控放大器 ............................................................................... 281
5
6.2.1 目的与要求 ......................................................................................................... 281
6.2.2 电路设计与系统连接 .......................................................................................... 281
6.2.3 软件设计与调试 .................................................................................................. 282
6.2.4 总结与扩展 .......................................................................................................... 289
第三节 声音强度检测仪 ................................................................................................... 290
6.3.1 声音强度采样方法 ........................................................................................... 290
6.3.2 声音强度数据处理 ........................................................................................... 290
6.3.3 光照度检测模块程序设计 ............................................................................... 291
第四节 RS-232 接口与 PC 机通信 ................................................................................... 294
6.4.1 目的与要求 ......................................................................................................... 294
6.4.2 电路设计与系统连接 ......................................................................................... 294
6.4.3 软件设计与调试 ................................................................................................. 294
第五节 RS-485 接口多机通信 .......................................................................................... 304
6.5.1 目的与要求 .......................................................................................................... 304
6.5.2 电路设计与系统连接 .......................................................................................... 304
6.5.3 软件设计与调试 .................................................................................................. 305
第六节 PS2 接口键盘输入与 LCD 显示 ......................................................................... 309
6.6.1 目的与要求 ......................................................................................................... 309
6.6.2 电路设计与系统连接 ......................................................................................... 309
6.6.3 信号与数据处理 .................................................................................................. 309
6.6.4 软件设计与调试 ................................................................................................. 314
6.6.5 总结与扩展 ......................................................................................................... 335
