實驗6 實驗名稱：基本時鐘和低功耗模式

1、實驗名稱：基本時鐘和低功耗模式姓名： 學(xué)號：實驗班號： 機(jī)器號：一實驗?zāi)康?. 了解MSP430Gxxx基本時鐘模塊的工作原理，掌握其控制方法；2. 掌握利用時鐘信號和中斷技術(shù)實現(xiàn)定時功能的方法；3掌握低功耗模式控制方法。二. 實驗任務(wù)1. 數(shù)字示波器的使用（在實驗5中已完成）1）將信號源的波形在示波器上顯示出來，掌握測量周期、頻率、峰峰值的方法；2）用導(dǎo)線將實驗板的地信號與示波器的地信號相連，測量實驗板上的Vcc電源信號是否正常。2. 測試上電復(fù)位系統(tǒng)ACLK、和SMCLK時鐘頻率，了解基本時鐘模塊控制寄存器各位作用。新創(chuàng)建一個MSP430G2553項目，在給出的main.c基礎(chǔ)上，編程輸出

2、單片機(jī)上電復(fù)位后的ACLK、和SMCLK時鐘，用示波器測量其頻率值，記錄下來。答：上電復(fù)位后的ACLK時鐘頻率為32.77kHz上電復(fù)位后的SMCLK時鐘頻率為1.04MHz程序見程序清單中的程序2.c思考：1) 將實驗板上JP8中間的兩個插針接到：(1) 32.768KH晶振側(cè)，如圖6-1；(2) P2.6/P2.7側(cè)，如圖6-2。測得ACLK的結(jié)果有何不同? 圖6-1 圖6-2答：接到32.768KH晶振側(cè)時，測得結(jié)果為32.77kHz，接到P2.6/P2.7側(cè)，測得結(jié)果為890kHz。2) 在debug下如圖6-3，通過View/Register 更改System Clock模塊控制寄存

3、器值，分別置DIVA1、DIVA0=01、11；DIVS1、DIVS0=10、11；置LFXT1S0、LFXT1S0=00、10，記錄示波器測量得到的ACLK（P1.0輸出）和SMCLK（P1.4輸出）的頻率值，填寫在表6-1、6-2、6-3中，掌握時鐘模塊各控制寄存器相關(guān)位的作用。圖6-3 通過View/Register 更改System Clock模塊控制寄存器值表6-1 DIVAxx與ACLK關(guān)系DIVA1DIVA0ACLK頻率值作用0116.39kHzACLK二分頻114.0963kHzACLK八分頻表6-2 DIVSxx與SMCLK關(guān)系DIVS1DIVS0SMCLK頻率值作用1026

4、.6kHzSMCLK四分頻11133.0kHzSMCLK八分頻表6-3 LFXT1Sxx與ACLK關(guān)系LFXT1S1LFXT1S0ACLK頻率值時鐘來源0032.77kHz外部晶振1011.762kHzVLOCLK3) 分析上電復(fù)位后，CPU工作的時鐘信號MCLK頻率值是多少？答：根據(jù)上電復(fù)位后寄存器的值，可以發(fā)現(xiàn)上電復(fù)位后MCLK頻率值實際上是與SMCLK頻率值相等的（時鐘源均為DCO，且均為一分頻），而上電復(fù)位后測得的SMCLK時鐘頻率為1.04MHz，故上電復(fù)位后MCLK頻率值為1.04MHz。4) (提高)置RSEL3RSEL0=1111；DCO2DCO0=111；記錄當(dāng)前SMCLK的

5、頻率值。這是基本時鐘模塊提供的最高頻率值。 答：SMLCK的值為20.1MHz。3. 掌握基本時鐘模塊的編程控制參看附錄A實驗板原理圖，如圖6-1用跳線將JP8中的插針信號接到晶振32.768Khz側(cè)。編程控制基本時鐘模塊，設(shè)置ACLK分別為下面時鐘頻率，并通過P1.0輸出ACLK，用示波器觀察：1） ACLK=16.384Hz；（外部晶振二分頻，約為32768Hz/2）答：ACLK的頻率為32.77kHz。程序見程序清單中的程序3.1.c。2） ACLK=VLOCLK/8；(內(nèi)部VLOCLK 八分頻，約為12KHz/8)答：ACLK的頻率為1.4243kHz。程序見程序清單中的程序3.2.c

6、。思考：可否通過對時鐘模塊編程在引腳P2.4上輸出ACLK？ 為什么？答：不可以，因為引腳P2.4在硬件層面上并未與ACLK的輸出引腳相連，所以無論如何對時鐘模塊進(jìn)行編程都無法做到在引腳P2.4上輸出ACLK。4. DCO出廠校驗值的頻率檢測1） 利用出廠校驗值，編程使DCO分別為1MHz、16MHz，通過P1.4輸出，并用示波器測量實際值。 答：1MHz的實際值為960kHz，16MHz的實際值為15.9MHz。程序見程序清單中的程序4.1.c。2） （提高）在實驗1例程test_2553.c基礎(chǔ)上，分別編程使主系統(tǒng)時鐘工作在 (1) MCLK = 復(fù)位頻率/8 約100KHz；(2) MC

7、LK=DCO=16MHz； 兩種不同MCLK頻率下，觀察燈的亮滅速度有何不同，掌握主系統(tǒng)時鐘的變化對程序執(zhí)行速度的影響。 答：在MCLK = 復(fù)位頻率/8時，燈的亮滅速度較慢，在MCLK=DCO=16MHz時，燈的亮滅速度較快?？梢娭飨到y(tǒng)時鐘頻率越高，程序執(zhí)行的速度越快。程序見程序清單中的程序4.2.c。5. 低功耗模式學(xué)習(xí)程序L6_LPM.c見下，用跳線將P2.3與L4短接，將P2.4用長杜邦線與buzz短接，P1.1與K2短接，用示波器分別觀察P1.0、P1.4輸出的ACLK和SMCLK，了解低功耗模式的進(jìn)入和退出。 1) 運行程序，觀察現(xiàn)象，并記錄進(jìn)入低功耗前、進(jìn)入低功耗后、響應(yīng)中斷后、

8、退出中斷后的時鐘、發(fā)光二極管和蜂鳴器狀態(tài)，并做分析。答：進(jìn)入低功耗前：LED燈閃亮五次，隨后蜂鳴器鳴響三次，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.09MHz。進(jìn)入低功耗后：LED燈不亮，蜂鳴器不響，ACLK與SMCLK均無信號。響應(yīng)中斷后：LED燈不亮，蜂鳴器鳴響三次，ACLK=32.81kHz，SMCLK=1MHz。退出中斷后：LED燈不亮，蜂鳴器不響，ACLK與SMCLK均無信號。發(fā)生以上現(xiàn)象的原因是在程序執(zhí)行至LPM4前，程序正常執(zhí)行，時鐘有信號；程序執(zhí)行至LPM4后，單片機(jī)進(jìn)入了LPM4，CPU、MCLK、SMCLK、DCO均禁止，故程序不再向下執(zhí)行，時鐘無信號；中斷發(fā)生之后單片

9、機(jī)被喚醒，恢復(fù)活動模式，中斷子程開始執(zhí)行，時鐘有信號；在退出中斷之后單片機(jī)又回到了LPM4，故程序不再向下執(zhí)行，時鐘無信號。2) 如果中斷程序中有LPM4_EXIT 語句，運行的結(jié)果會有什么不同？請分析。答：在退出中斷之后，LED閃亮五次，蜂鳴器不響，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.06MHz，隨后LED燈不亮，蜂鳴器不響，ACLK與SMCLK均無信號。因為中斷子程中關(guān)閉了低功耗模式，所以中斷子程結(jié)束之后單片機(jī)依舊為活動模式，所以程序繼續(xù)向下執(zhí)行，時鐘有信號。不過由于之后程序經(jīng)過循環(huán)體的循環(huán)又執(zhí)行了LPM4;語句，故單片機(jī)又回到了LPM4，故程序不再向下進(jìn)行，時鐘無信號。6. （提

10、高）利用輸出的時鐘信號做中斷源，實現(xiàn)定時功能將任務(wù)3 中P1.0輸出的ACLK=VLOCLK/8時鐘信號，作為P1.7的中斷申請信號，用導(dǎo)線將P1.7與P1.0相連即可，在中斷函數(shù)中設(shè)置一個計數(shù)變量，計數(shù)中斷函數(shù)被執(zhí)行的次數(shù)，如果ACLK的頻率值為1.5KHz（實驗時，以實測的為準(zhǔn)），那么中斷函數(shù)每被執(zhí)行1500次表示一秒時間到。利用該定時功能，將8個發(fā)光二級管設(shè)計成一個秒表，顯示秒值，每秒改變一次8個發(fā)光二級管的顯示。答：程序見程序清單中的程序6.1.c。思考：如果要每隔5秒蜂鳴器響一聲，如何在任務(wù)6的基礎(chǔ)上編程實現(xiàn)？答：程序見程序清單中的程序6.2.c。程序清單：程序2.c#include

11、 "io430.h"int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0輸出時鐘ACLK, P1.4輸出時鐘SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; while(1);程序3.1.c#include "io430.h"unsigned int i;int main( void ) / Stop watchdog timer

12、 to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0輸出時鐘ACLK, P1.4輸出時鐘SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; while(IFG1 & OFIFG)!=0) IFG1 &=OFIFG; for(i=0;i<=0xffff;i+); ; BCSCTL3 |= LFXT1S_0; BCSCTL1 |= DIVA_1; while(1);程序3.2.c#include "io430.h&qu

13、ot;int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0輸出時鐘ACLK, P1.4輸出時鐘SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; BCSCTL3 |= LFXT1S_2; BCSCTL1 |= DIVA_3; while(1);程序4.1.c#include "io430.h"int main( void ) / Stop watchd

14、og timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0輸出時鐘ACLK, P1.4輸出時鐘SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; /（1）使DCO為1MHz if(CALBC1_1MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_1MHZ; DCOCTL=CALDCO_1MHZ; /（2）使DCO為16MHz /* if(CALBC1_16MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_16MHZ; DCOCT

15、L=CALDCO_16MHZ; */ while(1);程序4.2.c#include "io430.h"unsigned int i;int main ( void ) unsigned int j;/定義延時變量WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /關(guān)閉看門狗/（1）MCLK = 復(fù)位頻率/8BCSCTL2 |= DIVM_3; /（2）MCLK=DCO=16MHz /* if(CALBC1_16MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_16MHZ; DCOCTL=CALDCO_16MHZ; */ P2SEL &=(BIT2+BIT5

16、); /設(shè)置引腳P2.2和P2.5為基本輸入輸出功能P2SEL2 &=(BIT2+BIT5); P2OUT |=BIT2+BIT5; /設(shè)置引腳P2.2和P2.5輸出的初值為1P2DIR |=BIT2+BIT5; /設(shè)置端口P2.2和P2.5為輸出方向 for (;) /主循環(huán) P2OUT =(BIT2+BIT5); /將P2.2和P2.5的值取反后輸出for (i=0;i<0xffff;i+); /延時;程序L6_LPM.c#include "io430.h"#include "in430.h"void delay( unsigned i

17、nt i) /延時函數(shù) unsigned int k; /定義局部變量 for (k=0;k<i;k+);void Blink( ) /LED閃 unsigned int i; for (i=0;i<5;i+) P2OUT &= BIT3; delay(0xe000); P2OUT |=BIT3; delay(0xe000); ;void Buzz( ) /蜂鳴響 unsigned int i; for (i=0;i<3;i+) P2OUT &= BIT4; delay(0xf800); P2OUT |=BIT4; delay(0xf800); ;int ma

18、in ( void ) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /關(guān)閉看門狗/設(shè)置端口P2.3輸出，控制LED,P2.4輸出，控制蜂鳴器 P2SEL &=(BIT3+BIT4); P2SEL2&=(BIT3+BIT4); P2OUT |= BIT3+BIT4; P2DIR |= BIT3+BIT4; /設(shè)置端口P1.1允許中斷 P1SEL &=BIT1;P1SEL2 &=BIT1; P1REN |=BIT1;P1OUT |=BIT1;P1DIR &=BIT1;P1IES |=BIT1;P1IFG &=BIT1;P1IE |=BIT1;

19、 _EINT(); /P1.0輸出時鐘ACLK, P1.4輸出時鐘SMCLKP1SEL |=BIT0+BIT4;P1SEL2 &=(BIT0+BIT4);P1DIR |=BIT0+BIT4;Blink();Buzz();for (;) /主循環(huán) LPM4;/ Blink(); #pragma vector=PORT1_VECTOR _interrupt void port_ISR( )Buzz();P1IFG&=(BIT1); /清中斷標(biāo)志/LPM4_EXIT;程序6.1.c#include "io430.h"#include "in430.h&q

20、uot;int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0輸出時鐘ACLK P1SEL |=BIT0; P1SEL2 &=BIT0; P1DIR |=BIT0; /設(shè)置輸入輸出 P1SEL&=BIT7; P1SEL2&=BIT7; P1DIR&=BIT7; P1SEL &=BIT1; P1SEL2 &=BIT1; P1DIR |=BIT1; P1OUT |=BIT1; P2SEL = 0x00; P2SEL2

21、 = 0x00; P2DIR = 0xff; /設(shè)置時鐘 BCSCTL3 |= LFXT1S_2; BCSCTL1 |= DIVA_3; /設(shè)置中斷 P1IES|=BIT7; P1IFG&=BIT7; P1IE|=BIT7; _EINT(); LPM0;unsigned int count = 0;unsigned char num = 0;#pragma vector=PORT1_VECTOR/置P1中斷向量_interrupt void LED() count+; if(count=1424)/1424根據(jù)之前的實測值確定 num+; P2OUT=num; count=0; P1IFG&=BIT7;程序6.2.c#include "io430.h"#include "in430