第5章時鐘系統(tǒng)和低功耗結(jié)構(gòu)

1、合肥工業(yè)大學(xué)DSP及MSP430實驗室 MSP430單片機原理與應(yīng)用單片機原理與應(yīng)用 http:/ MSP430單片機時鐘系統(tǒng)和低功耗結(jié)構(gòu)時鐘系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)5.1低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用5.2 在MSP430單片機中，時鐘系統(tǒng)不僅可以為CPU提供時序，還可以為不同的片內(nèi)外設(shè)提供不同頻率的時鐘。MSP430單片機通過軟件控制時鐘系統(tǒng)可以使其工作在多種模式下，包括1種活動模式和7種低功耗模式。通過這些工作模式，可合理地利用系統(tǒng)資源，實現(xiàn)整個應(yīng)用系統(tǒng)的低功耗。時鐘系統(tǒng)是MSP430單片機中非常關(guān)鍵的部件，通過時鐘系統(tǒng)的配置可以在功耗和性能之間尋求最佳的平衡點，為單芯片系統(tǒng)與超低功耗系統(tǒng)設(shè)計提供

2、了靈活的實現(xiàn)手段。本章重點講述MSP430單片機的時鐘系統(tǒng)及其低功耗結(jié)構(gòu)。5.1 時鐘系統(tǒng)5.1.1 時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理1時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （1）5個時鐘來源 時鐘系統(tǒng)模塊具有5個時鐘來源。 XT1CLK：低頻/高頻振蕩器，可以使用32768Hz的手表晶振、標(biāo)準(zhǔn)晶體、諧振器或432MHz的外部時鐘源； VLOCLK：內(nèi)部超低功耗低頻振蕩器，典型頻率12kHz； REFOCLK：內(nèi)部調(diào)整低頻參考振蕩器，典型值為32768Hz； DCOCLK：內(nèi)部數(shù)字時鐘振蕩器，可由FLL穩(wěn)定后得到； XT2CLK：高頻振蕩器，可以是標(biāo)準(zhǔn)晶振、諧振器或432MHz的外部時鐘源。（2）3個時鐘信號時鐘系統(tǒng)模塊可以產(chǎn)生3

3、個時鐘信號供CPU和外設(shè)使用。 ACLK：輔助時鐘（Auxiliary Clock）?？梢酝ㄟ^軟件選擇XT1CLK、REFOCLK、VLOCLK、DCOCLK、DCOCLKDIV或XT2CLK（當(dāng)XT2CLK可用時）。DCOCLKDIV是FLL模塊內(nèi)DCOCLK經(jīng)過1/2/4/8/16/32分頻后獲得的。ACLK主要用于低速外設(shè)。ACLK可以再進(jìn)行1/2/4/8/16/32分頻，ACLK/n 就是ACLK 經(jīng)過1/2/4/8/16/32分頻后得到的，也可以通過外部引腳進(jìn)行輸出。 MCLK：主時鐘（Master Clock）。MCLK的時鐘來源與ACLK相同，MCLK專門供CPU使用，MCLK配

4、置得越高，CPU的執(zhí)行速度就越快，功耗就越高。一旦關(guān)閉MCLK，CPU也將停止工作，因此在超低功耗系統(tǒng)中可以通過間歇啟用MCLK的方法降低系統(tǒng)功耗。MCLK也可經(jīng)1/2/4/8/16/32分頻后供CPU使用。 SMCLK：子系統(tǒng)時鐘（Subsystem Master Clock）。SMCLK的時鐘來源與ACLK相同，SMCLK主要用于高速外設(shè)，SMCLK也可以再進(jìn)行1/2/4/8/16/32分頻。5.1 時鐘系統(tǒng)（3）MSP430F5xx/6xx系列單片機的時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.1 時鐘系統(tǒng)2時鐘系統(tǒng)的原理 （1）內(nèi)部超低功耗低頻振蕩器（VLO） 內(nèi)部超低功耗低頻振蕩器在無須外部晶振的情況下，可提

5、供12kHz的典型頻率。VLO為不需要精確時鐘基準(zhǔn)的系統(tǒng)提供了一個低成本、超低功耗的時鐘源。當(dāng)VLO被用作ACLK、MCLK或SMCLK時(SELA=1、SELM=1或SELS=1)，VLO被啟用。5.1 時鐘系統(tǒng) （2）內(nèi)部調(diào)整低頻參考時鐘振蕩器（REFO） 在不要求或不允許使用晶振的應(yīng)用中，REFO可以用作高精度時鐘。經(jīng)過內(nèi)部調(diào)整，REFO的典型頻率為32768Hz，并且可以為FLL模塊提供一個穩(wěn)定的參考時鐘源。REFOCLK與FLL的組合，在無須外部晶振的情況下，提供了靈活的大范圍系統(tǒng)時鐘。當(dāng)不使用REFO時，REFO不消耗電能。5.1 時鐘系統(tǒng)（3）XT1振蕩器（XT1） 如圖5.1.

6、2所示。MSP430單片機的每種器件都支持XT1振蕩器，MSP430F5xx/6xx系列單片機的XT1振蕩器支持兩種模式：LF（低頻模式）和HF（高頻模式）。 圖5.1.2 OSC振蕩器結(jié)構(gòu)框圖5.1 時鐘系統(tǒng)圖5.1.3XT2振蕩器結(jié)構(gòu)框圖（4）XT2振蕩器（XT2） 如圖5.1.3所示，XT2振蕩器用來產(chǎn)生高頻的時鐘信號XT2CLK，其工作特性與XT1振蕩器工作在高頻模式相似，晶振的選擇范圍為4 32MHz，具體范圍由XT2DRIVE控制位進(jìn)行設(shè)置。高頻時鐘信號XT2CLK可以分別作為輔助時鐘ACLK、主時鐘MCLK和子系統(tǒng)時鐘SMCLK的基準(zhǔn)時鐘信號，也可提供給鎖頻環(huán)模塊(FLL)，可以

7、利用XT2OFF控制位實現(xiàn)對XT2模塊的啟用(0)和關(guān)閉(1)。5.1 時鐘系統(tǒng)（5）鎖頻環(huán)（FLL） 如圖5.1.4所示，F(xiàn)LL的參考時鐘FLLREFCLK可以來自于XT1CLK、REFOCLK或XT2CLK中的任何一個時鐘源，通過SELREF控制位進(jìn)行選擇。由于這3種時鐘的精確度都很高，倍頻后仍然能夠得到準(zhǔn)確的頻率。FLL能夠產(chǎn)生兩種時鐘信號：DCOCLK和DCOCLKDIV，其中DCOCLKDIV信號為DCOCLK時鐘經(jīng)1/2/4/8/16/32分頻后得到（分頻系數(shù)為D）。圖5.1.4 鎖頻環(huán)模塊結(jié)構(gòu)框圖5.1 時鐘系統(tǒng) 鎖頻環(huán)是一種非常巧妙的電路，它的核心部件是數(shù)控振蕩器和一個頻率積分

8、器。數(shù)控振蕩器能夠產(chǎn)生DCOCLK時鐘，頻率計數(shù)器實際上是一個加減計數(shù)器，“+”輸入端上的每個脈沖將使計數(shù)值加1，“-”輸入端上的每個脈沖將使計數(shù)值減1。FLLREFCLK經(jīng)過1/2/4/8/12/16分頻后輸入頻率積分器的“+”輸入端（分頻系數(shù)為n），DCOCLKDIV經(jīng)過(N+1)分頻后輸入頻率積分器的“-”輸入端，頻率積分器的運算結(jié)果又輸出給數(shù)控振蕩器，改變數(shù)控振蕩器的輸出頻率DCOCLK，構(gòu)成反饋環(huán)。經(jīng)過反饋調(diào)整，最終的結(jié)果使頻率積分器的“+”輸入端的頻率與“-”輸入端的頻率相同，即nfNDfFLLREFCLKDCOCLK) 1(所以，數(shù)控振蕩器的最終輸出頻率為fDCOCLK=D(N+

9、1) fFLLREFCLK/n其中，D由3位FLLD控制位確定，取值為1,2,4,8,16,32；N由10位FLLN控制位確定，取值范圍為11023；n由3位FLLREFDIV控制位確定，取值為1,2,4,8,12,16。5.1 時鐘系統(tǒng)圖5.1.6 MODOSC結(jié)構(gòu)框圖 （6）內(nèi)部模塊振蕩器（MODOSC） 如圖5.1.6所示，UCS時鐘模塊還包含一個內(nèi)部模塊振蕩器MODOSC，能夠產(chǎn)生約4.8MHz的MODCLK時鐘。Flash控制器模塊、ADC_12模塊等片內(nèi)外設(shè)都可使用MODCLK作為內(nèi)部參考時鐘。 為了降低功耗，當(dāng)不需要使用MODOSC時，可將其關(guān)閉。當(dāng)產(chǎn)生有條件或無條件啟用請求時，

10、MODOSC可自動開啟。設(shè)置MODOSCREQEN控制位，將允許有條件啟用請求使用MODOSC模塊。對于利用無條件啟用請求的模塊無須置位MODOSCREQEN控制位，例如Flash控制器、ADC_12等。5.1 時鐘系統(tǒng) （7）時鐘模塊失效及安全操作 MSP430單片機的時鐘模塊包含檢測XT1、XT2和DCO振蕩器故障失效的功能。振蕩器故障失效檢測邏輯如圖5.1.7所示。圖5.1.7 MSP430振蕩器故障失效檢測邏輯示意圖晶振故障失效條件有以下4種。 XT1LFOFFG：XT1振蕩器在低頻模式（LF）下失效； XT1HFOFFG：XT1振蕩器在高頻模式（HF）下失效； XT2OFFG：XT2

11、振蕩器失效； DCOFFG：DCO振蕩器失 效。5.1 時鐘系統(tǒng)UCS時鐘模塊控制寄存器列表如表5.1.4所示。5.1.2 時鐘模塊控制寄存器寄存器簡寫類型偏移地址初始狀態(tài)時鐘模塊控制寄存器0UCSCTL0讀/寫00h0000h時鐘模塊控制寄存器1UCSCTL1讀/寫02h0020h時鐘模塊控制寄存器2UCSCTL2讀/寫04h101Fh時鐘模塊控制寄存器3UCSCTL3讀/寫06h0000h時鐘模塊控制寄存器4UCSCTL4讀/寫08h0044h時鐘模塊控制寄存器5UCSCTL5讀/寫0Ah0000h時鐘模塊控制寄存器6UCSCTL6讀/寫0ChC1CDh時鐘模塊控制寄存器7UCSCTL7讀

12、/寫0Eh0703h時鐘模塊控制寄存器8UCSCTL8讀/寫10h0707h時鐘模塊控制寄存器9UCSCTL9讀/寫12h0000h表5.1.4 MSP430F5xx/6xx系列單片機時鐘模塊寄存器匯總（基址：0160h）5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留DCO76543210MOD保留1時鐘模塊控制寄存器0（UCSCTL0） DCO：第812位，DCO頻拍選擇。選擇DCO頻拍并在FLL運行期間自動調(diào)整。 MOD：第37位，調(diào)制位計數(shù)器。選擇調(diào)制類型，所有的MOD位在FLL運行期間自動調(diào)整，無須用戶干預(yù)。當(dāng)調(diào)制位計數(shù)器從31減到0時，DCOx的值自動增加。當(dāng)調(diào)制位計數(shù)器從0增加到

13、31時，DCOx的值自動減少。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留76543210保留DCORSEL保留保留DISMOD2時鐘模塊控制寄存器1（UCSCTL1） DCORSEL：第46位，DCO頻率范圍選擇。 DISMOD: 第0位，調(diào)制器禁止使能控制位。0：使能調(diào)制器； 1：禁止調(diào)制器。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留FLLD保留FLLN76543210FLLN3時鐘模塊控制寄存器2（UCSCTL2） FLLD：第1214位，F(xiàn)LL預(yù)分頻器。這些位設(shè)置DCOCLK的分頻系數(shù)D，即DCOCLK經(jīng)過D次分頻后得到DCOCLKDIV時鐘。000：fDCOCLK/1； 0

14、01： fDCOCLK/2； 010：fDCOCLK/4； 011：fDCOCLK/8；100：fDCOCLK/16； 101：fDCOCLK/32；110：保留為以后使用，默認(rèn)值fDCOCLK/32；111：保留為以后使用，默認(rèn)值fDCOCLK/32。 FLLN：第09位，倍頻系數(shù)。設(shè)置倍頻值N，N必須大于0，如果FLLN=0，則N被自動設(shè)置為1。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留76543210保留SELREF保留FLLREFDIV4時鐘模塊控制寄存器3（UCSCTL3） SELREF：第46位，F(xiàn)LL參考時鐘源選擇控制位。這些控制位選擇FLL的參考時鐘源FLLREFCLK。

15、000：XT1CLK； 001：保留為以后使用，默認(rèn)參考時鐘源XT1CLK；010：REFOCLK； 011：保留為以后使用，默認(rèn)參考時鐘源REFOCLK；100：保留為以后使用，默認(rèn)參考時鐘源REFOCLK；101：當(dāng)XT2有效時，選擇XT2CLK，否則，選擇REFOCLK；110：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同；111：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同。 FLLREFDIV：第02位，F(xiàn)LL參考時鐘分頻器。000： fFLLREFCLK/1； 001：fFLLREFCLK/2； 010：fFLLREFCLK/4； 011：fFLLREFCLK/8；100：fFLLREFC

16、LK/12； 101：fFLLREFCLK/16；110：保留為以后使用，默認(rèn)值fFLLREFCLK/16；111：保留為以后使用，默認(rèn)值fFLLREFCLK/16。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留SELA76543210保留SELS保留SELM5時鐘模塊控制寄存器4（UCSCTL4） SELA：第810位，ACLK參考時鐘源選擇控制位。 000：XT1CLK； 001：VLOCLK； 010：REFOCLK； 011：DCOCLK； 100：DCOCLKDIV； 101：當(dāng)XT2有效時，選擇XT2CLK，否則，選擇DCOCLKDIV； 110：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置

17、情況相同； 111：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同。 SELS：第46位，SMCLK參考時鐘源選擇控制位。 000：XT1CLK； 001：VLOCLK； 010：REFOCLK； 011：DCOCLK； 100：DCOCLKDIV； 101：當(dāng)XT2有效時，選擇XT2CLK，否則，選擇DCOCLKDIV； 110：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同； 111：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同。 SELM：第02位，MCLK參考時鐘源選擇控制位。 000：XT1CLK； 001：VLOCLK； 010：REFOCLK； 011：DCOCLK； 100：DCOCLKDIV

18、； 101：當(dāng)XT2有效時，選擇XT2CLK，否則，選擇DCOCLKDIV； 110：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同； 111：保留為以后使用，默認(rèn)與101配置情況相同。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留DIVPA保留DIVA76543210保留DIVS保留DIVM6時鐘模塊控制寄存器5（UCSCTL5） DIVPA：第1214位，ACLK/n時鐘輸出分頻器。 000： fACLK/1； 001：fACLK/2； 010：fACLK/4； 011：fACLK/8； 100：fACLK/16 101：fACLK/32； 110：保留為以后使用，默認(rèn)值fACLK/32； 1

19、11：保留為以后使用，默認(rèn)值fACLK/32。 DIVA：第810位，ACLK時鐘源分頻器，分頻后作為ACLK時鐘。 000： fACLK/1； 001：fACLK/2； 010：fACLK/4； 011：fACLK/8； 100：fACLK/16 101：fACLK/32； 110：保留為以后使用，默認(rèn)值fACLK/32； 111：保留為以后使用，默認(rèn)值fACLK/32。 DIVS：第46位，SMCLK時鐘源分頻器，分頻后作為SMCLK時鐘。 000： fSMCLK/1； 001：fSMCLK/2； 010：fSMCLK/4； 011：fSMCLK/8； 100：fSMCLK/16 101：

20、fSMCLK/32； 110：保留為以后使用，默認(rèn)值fSMCLK/32； 111：保留為以后使用，默認(rèn)值fSMCLK/32。 DIVM：第02位，MCLK時鐘源分頻器，分頻后作為MCLK時鐘。 000： fMCLK/1； 001：fMCLK/2； 010：fMCLK/4； 011：fMCLK/8； 100：fMCLK/16 101：fMCLK/32； 110：保留為以后使用，默認(rèn)值fMCLK/32； 111：保留為以后使用，默認(rèn)值fMCLK/32。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098XT2DRIVE保留XT2BYPASS保留XT2OFF76543210XT1DRIVEXTSXT1BYP

21、ASSXCAPSMCLKOFFXT1OFF7時鐘模塊控制寄存器6（UCSCTL6） XT2DRIVE：第1415位，XT2振蕩器驅(qū)動調(diào)節(jié)控制位。系統(tǒng)上電時，XT2振蕩器以最大電流啟動，以實現(xiàn)快速可靠啟動。如有必要，用戶可手動軟件調(diào)節(jié)振蕩器的驅(qū)動能力。 00：最低電流消耗，XT2振蕩器工作在48MHz； 01：增強XT2振蕩器的驅(qū)動強度，XT2振蕩器工作在816MHz； 10：增強XT2振蕩器的驅(qū)動能力，XT2振蕩器工作在1624MHz； 11：XT2振蕩器最大驅(qū)動能力、最大電流消耗，XT2振蕩器工作在2432MHz。 XT2BYPASS：第12位，XT2旁路選擇控制位。 0：XT2來源于內(nèi)部時

22、鐘（使用外部晶振）； 1：XT2來源于外部引腳輸入（旁路模式）。 XT2OFF：第8位，XT2振蕩器關(guān)閉控制位。 0：當(dāng)XT2引腳被設(shè)置位XT2功能且沒有被設(shè)置為旁路模式時，XT2被打開； 1：當(dāng)XT2沒有被作用ACLK、SMCLK或MCLK的時鐘源，且沒有作為FLL的參考時鐘時，XT2被關(guān)閉。5.1 時鐘系統(tǒng) XT1DRIVE：第67位，XT1振蕩器驅(qū)動調(diào)節(jié)控制位。系統(tǒng)上電時，XT1振蕩器以最大電流啟動，以實現(xiàn)快速可靠啟動。如有必要，用戶可手動軟件調(diào)節(jié)振蕩器的驅(qū)動能力。 00：XT1在低頻模式下最低電流消耗，XT1在高頻模式下工作在48MHz； 01：增強XT1在低頻模式下的驅(qū)動強度，XT1

23、在高頻模式下工作在816MHz； 10：增強XT1在低頻模式下的驅(qū)動能力，XT1在高頻模式下工作在1624MHz； 11：XT1在低頻模式下最大驅(qū)動能力、最大電流消耗，XT1在高頻模式下工作在2432MHz。 XTS：第5位，XT1模式選擇控制位。 0：低頻模式，XCAP定義XIN和XOUT引腳間的電容； 1：高頻模式，XCAP位沒有使用。 XT1BYPASS：第4位，XT1旁路選擇控制位。 0：XT1來源于內(nèi)部時鐘(使用外部晶振)； 1：XT1來源于外部引腳輸入(旁路模式)。 XCAP：第23位，振蕩器負(fù)載電容選擇控制位。這些位選擇振蕩器在低頻模式時(XTS=0)的負(fù)載電容。 00：2pF；

24、 01：5.5pF； 10：8.5pF； 11：12pF。 SMCLKOFF：第1位，SMCLK開關(guān)控制位。 0：SMCLK打開； 1：SMCLK關(guān)閉。 XT1OFF：第0位，XT1開關(guān)控制位； 0：當(dāng)XT1引腳被設(shè)置位XT1功能且沒有被設(shè)置為旁路模式時，XT1被打開； 1：當(dāng)XT1沒有被作用ACLK、SMCLK或MCLK的時鐘源，且沒有作為FLL的參考時鐘時，XT1被關(guān)閉。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留76543210保留XT2OFFGXT1HFOFFGXT1LFOFFGDCOFFG8時鐘模塊控制寄存器7（UCSCTL7） XT2OFFG：第3位，XT2晶振故障失效標(biāo)志位。

25、如果XT2晶振產(chǎn)生故障失效，XT2OFFG置位，之后晶振故障失效中斷標(biāo)志位OFIFG置位，請求中斷。XT2OFFG可以手動軟件清除，若清除后，XT2故障失效情況仍然存在，XT2OFFG將自動置位。 0：上次復(fù)位后，沒有故障失效產(chǎn)生； 1：上次復(fù)位后，XT2產(chǎn)生故障失效。 XT1HFOFFG：第2位，XT1在高頻模式下晶振故障失效標(biāo)志位。其置位及清除情況與XT2OFFG類似。 0：上次復(fù)位后，沒有故障失效產(chǎn)生； 1：上次復(fù)位后，XT1（高頻模式）產(chǎn)生故障失效。 XT1LFOFFG：第1位，XT1在低頻模式下晶振故障失效標(biāo)志位。其置位及清除情況與XT2OFFG類似。 0：上次復(fù)位后，沒有故障失效產(chǎn)

26、生； 1：上次復(fù)位后，XT1（低頻模式）產(chǎn)生故障失效。 DCOFFG：第0位，DCO振蕩器故障失效標(biāo)志位。當(dāng)DCO=0或31時，DCOFFG置位。DCOFFG可以手動軟件清除，若清除后，DCO故障失效情況仍然存在，DCOFFG將自動置位。 0：上次復(fù)位后，沒有故障失效產(chǎn)生； 1：上次復(fù)位后，DCO產(chǎn)生故障失效。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留76543210保留MODOSCREQENSMCLKREQENMCLKREQENACLKREQEN9時鐘模塊控制寄存器8（UCSCTL8） MODOSCREQEN：第3位，MODOSC時鐘條件請求控制位。 0：MODOSC條件請求禁止； 1

27、：MODOSC條件請求允許。 SMCLKREQEN：第2位，SMCLK時鐘條件請求控制位。 0：SMCLK條件請求禁止； 1：SMCLK條件請求允許。 MCLKREQEN：第1位，MCLK時鐘條件請求控制位。 0：MCLK條件請求禁止； 1：MCLK條件請求允許。 ACLKREQEN：第0位，ACLK時鐘條件請求控制位。 0：ACLK條件請求禁止； 1：ACLK條件請求允許。5.1 時鐘系統(tǒng)15141312111098保留76543210保留XT2BYPASSLVXT1BYPASSLV10時鐘模塊控制寄存器9（UCSCTL9） XT2BYPASSLV：第1位，XT2旁路輸入振蕩范圍選擇控制位。

28、 0：輸入范圍從0到DVCC； 1：輸入范圍從0到DVIO。 XT1BYPASSLV：第0位，XT1旁路輸入振蕩范圍選擇控制位。0：輸入范圍從0到DVCC； 1：輸入范圍從0到DVIO。5.1 時鐘系統(tǒng)5.1.3 時鐘系統(tǒng)應(yīng)用舉例#include void main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 UCSCTL4 |= SELA_1; / 將ACLK的時鐘源配置為VLO P1DIR |= BIT0; / 設(shè)置ACLK通過P1.0口輸出 P1SEL |= BIT0; _ _bis_SR_register(LPM3_bits); / 進(jìn)入LPM3，S

29、MCLK和MCLK停止，ACLK活動【例5.1.1】 使用內(nèi)部振蕩器時鐘源VLO，配置ACLK為VLOCLLK（約12kHz），且將ACLK通過P1.0口輸出（MSP430F5529單片機中引腳P1.0和ACLK復(fù)用）。5.1 時鐘系統(tǒng)【例5.1.2】 XIN和XOUT引腳接32768Hz低頻手表晶振，將ACLK配置為32768Hz，且將ACLK通過P1.0口輸出。#include void main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1DIR |= BIT0; / 設(shè)置ACLK通過P1.0口輸出 P1SEL |= BIT0; P5SEL |=

30、BIT4+BIT5; / P5.4和P5.5選擇XT1晶振功能 UCSCTL6 &= (XT1OFF); / 使能XT1 UCSCTL6 |= XCAP_3; / 選擇內(nèi)部負(fù)載電容12pF UCSCTL3 = 0; / FLL的參考時鐘為XT1 / 測試晶振是否產(chǎn)生故障失效，并清除故障失效標(biāo)志位 do UCSCTL7 &= (XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG); / 清除XT2,XT1,DCO故障失效標(biāo)志位 SFRIFG1 &= OFIFG; / 清除晶振故障失效中斷標(biāo)志位 while (SFRIFG1&OFIFG); / 測試晶振故障失效中斷標(biāo)志位 UCSCTL6 &

31、= (XT1DRIVE_3); / 減少XT1驅(qū)動能力，降低功耗 UCSCTL4 |= SELA_0; / ACLK時鐘來源XT1晶振 _ _bis_SR_register(LPM3_bits); / 進(jìn)入LPM3 5.1 時鐘系統(tǒng)【例5.1.3】 XT2IN和XT2OUT引腳接高頻晶振，晶振頻率范圍為455kHz16MHz，將SMCLK和MCLK配置為XT2CLK，且將MCLK通過P7.7口輸出，將SMCLK通過P2.2口輸出。#include void main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P2DIR |= BIT2; / 設(shè)置SMCLK

32、通過P2.2口輸出 P2SEL |= BIT2; P7DIR |= BIT7; / 設(shè)置MCLK通過P7.7口輸出 P7SEL |= BIT7; P5SEL |= BIT2+BIT3; / P5.2和P5.3選擇XT2晶振功能 UCSCTL6 &= XT2OFF; / 使能XT2 UCSCTL3 |= SELREF_2; / FLL模塊的參考時鐘源選擇REFO UCSCTL4 |= SELA_2; / ACLK=REFO,SMCLK=DCO,MCLK=DCO / 測試晶振是否產(chǎn)生故障失效，并清除故障失效標(biāo)志位 do UCSCTL7 &= (XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFF

33、G); / 清除XT2,XT1,DCO故障失效標(biāo)志位 SFRIFG1 &= OFIFG; / 清除晶振故障失效中斷標(biāo)志位 while (SFRIFG1&OFIFG); / 測試晶振故障失效中斷標(biāo)志位 UCSCTL6 &= XT2DRIVE0; / 減少XT1驅(qū)動能力，降低功耗 UCSCTL4 |= SELS_5 + SELM_5; / SMCLK=MCLK=XT2 while(1); / 死循環(huán)5.1 時鐘系統(tǒng)【例5.1.4】 使用內(nèi)部振蕩器時鐘源REFO，配置ACLK為32kHz，SMCLK和MCLK為8MHz。利用軟件延遲反轉(zhuǎn)P1.1口狀態(tài)，并將ACLK、SMCLK和MCLK通過相應(yīng)端口輸

34、出。#include void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1DIR |= BIT1; / P1.1口輸出 P1DIR |= BIT0; / 設(shè)置ACLK通過P1.0口輸出 P1SEL |= BIT0; P2DIR |= BIT2; / 設(shè)置SMCLK通過P2.2口輸出 P2SEL |= BIT2; P7DIR |= BIT7; / 設(shè)置MCLK通過P7.7口輸出 P7SEL |= BIT7; UCSCTL3 = SELREF_2; / 設(shè)置FLL的參考時鐘源為REFO UCSCTL4 |= SELA_2; / 設(shè)置ACLK為REFO

35、 UCSCTL0 = 0 x0000; / 將DCOx和MODx設(shè)為最低 / 測試晶振是否產(chǎn)生故障失效，并清除故障失效標(biāo)志位 do UCSCTL7 &= (XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG); / 清除XT2,XT1,DCO故障失效標(biāo)志位 SFRIFG1 &= OFIFG; / 清除晶振故障失效中斷標(biāo)志位 while (SFRIFG1&OFIFG); / 測試晶振故障失效中斷標(biāo)志位5.1 時鐘系統(tǒng) _ _bis_SR_register(SCG0); / 禁止FLL UCSCTL1 = DCORSEL_5; / 選擇DCO頻率范圍 UCSCTL2 |= 249; / 設(shè)置

36、DCP頻率為8MHz / 計算公式：(249 + 1) * 32768 = 8MHz _ _bic_SR_register(SCG0); / 啟用FLL _ _delay_cycles(250000); / 延時，待DCO工作穩(wěn)定 while(1) P1OUT = BIT1; / 反轉(zhuǎn)P1.1狀態(tài) _ _delay_cycles(600000); / 軟件延遲 5.1 時鐘系統(tǒng)5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用5.2.1 低功耗模式 MSP430單片機具有7種低功耗模式（LPM04、LPM3.5和LPM4.5，并非全部系列都具有），通過不同程度的休眠，可降低系統(tǒng)功耗。在任何一種低功耗模式下，CPU都被關(guān)

37、閉，程序?qū)⑼Ｖ箞?zhí)行，直到被中斷喚醒或單片機復(fù)位。因此在進(jìn)入任何一種低功耗模式之前，都必須設(shè)置好喚醒CPU的中斷條件、打開中斷允許位、等待被喚醒，否則程序?qū)⒂锌赡苡肋h(yuǎn)停止運行。 MSP430單片機具有3種時鐘信號：輔助時鐘ACLK、子系統(tǒng)時鐘SMCLK、主系統(tǒng)時鐘MCLK。MSP430單片機能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的根本原因是在不同的低功耗模式下關(guān)閉不同的系統(tǒng)時鐘，關(guān)閉的系統(tǒng)時鐘越多休眠模式越深。具體是通過CPU狀態(tài)寄存器SR中的SCG1、SCG2、OSCOFF和CPUOFF這4個控制位的配置來關(guān)閉系統(tǒng)時鐘。通過配置這些控制位，可使MSP430單片機從活動模式進(jìn)入到相應(yīng)的低功耗模式。再通過中斷方式從各種低

38、功耗模式回到活動模式。各模式之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖5.2.1所示。圖5.2.1 MSP430工作模式狀態(tài)圖5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用工作模式控制位CPU和時鐘狀態(tài)喚醒中斷源活動模式（AM）SCG1=0SCG0=0OSCOFF=0CPUOFF=0CPU活動MCLK活動SMCLK活動ACLK活動DCO可用 FLL可用定時器、ADC、DMA、UART、WDT、I/O、比較器、外部中斷、RTC、串行通信、其他外設(shè)低功耗模式0（LPM0）SCG1=0SCG0=0OSCOFF=0CPUOFF=1CPU禁止MCLK禁止SMCLK活動ACLK活動DCO可用 FLL可用定時器、ADC、DMA、UART、WDT、I/O

39、、比較器、外部中斷、RTC、串行通信、其他外設(shè)低功耗模式1（LPM1）SCG1=0SCG0=1OSCOFF=0CPUOFF=1CPU禁止MCLK禁止SMCLK活動ACLK活動DCO可用 FLL禁止定時器、ADC、DMA、UART、WDT、I/O、比較器、外部中斷、RTC、串行通信、其他外設(shè)低功耗模式2（LPM2）SCG1=1SCG0=0OSCOFF=0CPUOFF=1CPU禁止MCLK禁止SMCLK禁止ACLK活動DCO可用 FLL禁止定時器、ADC、DMA、UART、WDT、I/O、比較器、外部中斷、RTC、串行通信、其他外設(shè)低功耗模式3（LPM3）SCG1=1SCG0=1OSCOFF=0C

40、PUOFF=1CPU禁止MCLK禁止SMCLK禁止ACLK活動DCO可用FLL禁止定時器、ADC、DMA、UART、WDT、I/O、比較器、外部中斷、RTC、串行通信、其他外設(shè)低功耗模式3.5（LPM3.5）SCG1=1SCG0=1OSCOFF=1CPUOFF=1當(dāng)PMMREGOFF = 1，無RAM保持，RTC可以啟用（僅限MSP5xx）復(fù)位信號、外部中斷、RTC低功耗模式4（LPM4）SCG1=1SCG0=1OSCOFF=1CPUOFF=1CPU禁止所有時鐘禁止復(fù)位信號、外部中斷低功耗模式4.5（LPM4.5）SCG1=1SCG0=1OSCOFF=1CPUOFF=1當(dāng)PMMREGOFF =

41、 1，無RAM保持，RTC禁止（僅限MSP5xx）復(fù)位信號、外部中斷表5.2.1 MSP430工作模式列表5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用5.2.2 MSP430單片機各工作模式下的電流消耗參數(shù)VCCVCORE頻率（fDCO=fMCLK=fSMCLK）單位1MHz8MHz12MHz20MHz25MHz典型最大典型最大典型最大典型最大典型最大IAM3.0V00.360.472.322.60mA10.402.654.04.4mA20.442.90mA30.410.111.0mA表5.2.2 活動模式下流入VCC的電流（不包含外部電流）5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用參數(shù)VC

42、CVCORE1111單位典型最大典型最大典型最大典型最大ILPM0,1MHz2.2V0737785808597mA3.0V37983928895105ILPM22.2V06.56.512101117mA3.0V37.07.013111218ILPM3,LFXT122.2V01.601.902.65.6mA11.652.002.75.921.73.0V06.122.02.43.06.332.06.49.3ILPM3,VLO33.0V0mA5.22

43、5.331.31.6 3.0ILPM43.0V0mA5.38.1ILPM4.53.0V50.260.51.0mA表5.2.3 低功耗模式下流入VCC的電流（不包含外部電流）5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用5.2.3 低功耗應(yīng)用舉例【例5.2.1】 列舉與低功耗模式相關(guān)的內(nèi)部函數(shù)。分析：MSP430的軟件開發(fā)環(huán)境（CCSv5）為低功耗模式的設(shè)置與控制提供了以下內(nèi)部函數(shù)。_ _bis_SR_register(LPM0_bits); 或L

44、PM0; / 進(jìn)入低功耗模式0_ _bis_SR_register(LPM1_bits); 或LPM1; / 進(jìn)入低功耗模式1_ _bis_SR_register(LPM2_bits); 或LPM2; / 進(jìn)入低功耗模式2_ _bis_SR_register(LPM3_bits); 或LPM3; / 進(jìn)入低功耗模式3_ _bis_SR_register(LPM4_bits); 或LPM4; / 進(jìn)入低功耗模式4_ _bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits);或LPM0_EXIT / 退出低功耗模式0_ _bic_SR_register_on_exit(LPM1_bi

45、ts);或LPM1_EXIT / 退出低功耗模式1_ _bic_SR_register_on_exit(LPM2_bits);或LPM2_EXIT / 退出低功耗模式2_ _bic_SR_register_on_exit(LPM3_bits);或LPM3_EXIT / 退出低功耗模式3_ _bic_SR_register_on_exit(LPM4_bits);或LPM4_EXIT / 退出低功耗模式4_ _bis_SR_register(LPMx_bits + GIE);/ 常用,進(jìn)低功耗模式x,啟用中斷(x=04)5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用【例5.2.2】 分別利用軟件延遲和定時器實現(xiàn)LED閃

46、爍。分析：MSP430F5529單片機的P1.0引腳外接一個紅色的小LED，本實例分別利用軟件延遲和定時器的方法實現(xiàn)LED的閃爍，并通過對比對低功耗模式的應(yīng)用進(jìn)行解釋。（1）利用軟件延時的方法實現(xiàn)LED閃爍利用軟件延時的方法實現(xiàn)LED閃爍的實例程序代碼如下所示：#include void main(void) volatile unsigned int i; WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1DIR |= BIT0; / 將P1.0設(shè)置為輸出 while(1) / 主循環(huán) P1OUT = BIT0; / 反轉(zhuǎn)P1.0引腳輸出狀態(tài) for(i=50000;i0;

47、i-); / 延時一段時間 5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（2）利用定時器延時實現(xiàn)LED閃爍利用定時器延時實現(xiàn)LED閃爍的實例程序代碼如下所示：#include void main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1DIR |= 0 x01; / 將P1.0設(shè)為輸出 TA0CCTL0 = CCIE; / CCR0中斷允許 TA0CCR0 = 50000; TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1 + TACLR; / 參考時鐘選擇SMCLK, 增計數(shù)模式, 清除TAR計數(shù)器 _ _bis_SR_register(LPM0_bits + GIE

48、); / 進(jìn)入LPM0并使能全局中斷/TA0中斷服務(wù)程序#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR_ _interrupt void TIMER0_A0_ISR(void) P1OUT = 0 x01; / 反轉(zhuǎn)P1.0端口狀態(tài)5.2 低功耗結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 對以上兩個程序分析可知，在利用軟件延時的方法實現(xiàn)LED閃爍的程序中，CPU從50000開始一直在減計數(shù)，直到i等于0，反轉(zhuǎn)一次P1.0端口狀態(tài)，之后繼續(xù)計數(shù)，從不停止。而在利用定時器延時的方法實現(xiàn)LED閃爍的程序中，當(dāng)程序?qū)⒍〞r器TA0配置完成之后，MSP430單片機就進(jìn)入LPM0模式，CPU立刻被停止。只有當(dāng)定時時間到（50000個SMCLK