MSP430單片機原理與應(yīng)用 課件 單片機-課后習(xí)題+答案

第1章思考與練習(xí)

I.簡述單片機的概念。

答：單片機是單片微型計算機的簡稱，又稱為單片微型控制器(MicroconirollerUnit,

MCU),它是將中央處理器、控制器、存儲器、I/O接口等計算機的主要功能部件集成到一

塊芯片上，構(gòu)成了一個微型的計算機，即一塊芯片就是一臺計算機。

2.簡述MSP430系列單片機的特點。

答：MSP430單片機的特點主要有：超低功耗、強大的運算處理能力、高性能模擬技術(shù)

及豐富的片內(nèi)外設(shè)、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、靈活高效的開發(fā)環(huán)境。

3.MSP430系列單片機是典型的，?混合信號處理器”，其各系列都集成了哪些片內(nèi)外設(shè)？

答：MSP430系列單片機是典型的“混合信號處理器”，其各系列都集成了較豐富的片內(nèi)

外設(shè)。它們分別是看門狗(WDT)、噗擬比較器A、定時器A(Timer_A)、定時器B(Timer_B)>

硬件乘法器、串口(USART)、12c總線、液晶驅(qū)動器、10位/12位/14位ADC、12位DAC、

直接數(shù)據(jù)存取(DMA)、I/O端口、基本定時器(BasicTimer)、實時時鐘(RTC)和USB控

制器等若干外圍模塊的不同組合。

4.MSP430系列單片機主要包括哪幾種類型？

答：MSP430系列單片機分為3種類型：OPT型、FLASH型和ROM型，其中FLASH

型是國內(nèi)選用的主流。不用類型的器件開發(fā)手段也不同，對于OPT型和ROM型的器件是

使用仿真器開發(fā)成功之后，再燒寫或掩膜芯片。對于FLASH型因其片內(nèi)有JTAG調(diào)試接口，

所以有較為方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，還有可電擦寫的FLASH存儲器。

5.簡述MSP430系列單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

答：MSP430系列單片機的應(yīng)用領(lǐng)域有計算機網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域、儀器儀表領(lǐng)域、消費類電

子產(chǎn)品領(lǐng)域、便攜式醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域、安防系統(tǒng)領(lǐng)域。

6.簡述MSP430G2553單片機主要包含哪些外設(shè)。

答：MSP430G2553單片機具有豐富的外設(shè)，主要包括16位的RISCCPU、16KBFlash、

512字節(jié)RAM、定時器、24個支持電容式觸摸感測的I/O口、10位A/D轉(zhuǎn)換器、串行通

信模塊等。

7.MSP430閃存存儲器的主要有哪些特性？

答：MSP430閃存存儲器的特性主要包括：(1)生成內(nèi)部編程電壓；(2)位、字節(jié)或字

可編程擦除；(3)超低功耗操作；(4)支持段擦除和批量擦除；(5)可通過JTAG、ISP、BSL

等編程；(6)工作電壓為L8~3.6V,編程電壓為2.7~3.6V。

8.簡述MP430系列單片機時鐘輸入源。

答：MP430系列單片機的時鐘輸入源主要包括：基本低頻時鐘系統(tǒng)(LFXT1CLK)、鎖

頻環(huán)高頻時鐘系統(tǒng)(XT2cLG)和片內(nèi)數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)((DCOCLK)o

9.如何設(shè)置MSP430系列單片機的工作模式以適用于超低功耗應(yīng)用？

答：MSP430系列單片機通過狀態(tài)寄存器內(nèi)的CPUOFF、OSCOFF、SCG0和SCG1控

制位可配置出5種低功耗工作模式，如下表所示：

工作模式控制位

運行模式(AM)SCG1=O,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=0

低功耗模式0(LPM0)SCG1=O,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=1

低功耗模式1(LPM1)SCG1=I,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=1

低功耗模式2(LPM2)SCG0=l,SCG1=O,OSCOFF=0,CPUOFF=I

低功耗模式3(LPM3)SCG0=l,SCG1=1,OSCOFF=0,CPUOFF=I

低功耗模式4(LPM4)SCG0=X,SCG1=X.OSCOFF=1,CPUOFF=1

10.MP430系列單片機可通過加電復(fù)位（POR）信號可通過哪些事件生成？

答：POR是該單片機的復(fù)位信號，可通過下列事件生成：（1）單片機上電；（2）當(dāng)配置

復(fù)位模式時，標(biāo)引腳為低電平信號；（3）當(dāng)PORON=1時，SVS為低電平。

11.請簡述MSP430系列單片機的電源電壓監(jiān)控器（supplyvoltagesupervisors,SVS）的主要

功能。

答：SVS的功能主要包括：（l）AVCC監(jiān)控；POR的可選生成；（2）軟件可訪問的SVS

比較器輸出；（3）低電壓條件下被鎖存和自由軟件訪問；（4）有14個可選擇的閾值；（5）

外部通道管理外部電壓。

12.簡述單片機最小系統(tǒng)的概念。

答：單片機最小系統(tǒng)是指可以保證單片機工作的最簡單系統(tǒng)，一般主要包括電源、晶振

和復(fù)位電路等。

第2章思考與練習(xí)

1.簡述MSP430系列單片機的C語言中常量的類型。

答：常量主要分為：整型常量、浮點型常量、字符型常量和字符串型常量。

2.MSP430系列單片機的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些？

答：MSP430系列單片機的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有：ini、short、long、floal、double、

char。

3.簡述運算符和表達式的聯(lián)系。

答：運算符是對數(shù)據(jù)進行運算的符號，而表達式則是通過運算符將常量、變量或函數(shù)組

成的式子。

4.簡述C語言常用運算符的優(yōu)先級。

答：C語言常用運算符優(yōu)先級為：算術(shù)運算符＞關(guān)系運算符,邏輯運算符》賦值運算符,

其中邏輯運算符中的和位運算符中的與除外。復(fù)雜的表達式中，若有

則這類括號的優(yōu)先級最高。

5.簡述開關(guān)語句的語法。

答：開關(guān)語句是一種多分支的特殊條件語句，其與條件語句的多分支結(jié)構(gòu)相比，開關(guān)語

句的可讀性較好。開關(guān)語句的語法是：當(dāng)條件滿足其某個分支條件case語句時，就執(zhí)行其

后的語句；若分支條件case語句都不滿足時，則執(zhí)行default后的語句。

6.簡述標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的定義以及在程序種調(diào)用時的注意事項。

答：標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)是編譯系統(tǒng)建立的具有特定功能、調(diào)用參數(shù)和返回值的函數(shù)。此類函數(shù)

一般不需要定義，但調(diào)用前需要在程序開始處包含庫函數(shù)聲明的頭文件。

7.指針與指針變量的區(qū)別是什么？

答：C語言中，指針是用來存儲數(shù)據(jù)的地址，它是訪問數(shù)據(jù)的快捷方式，而不是直接存

儲數(shù)據(jù)，所以，通過指針可以快速地訪問和操作其指向的數(shù)據(jù)。用一個變量來存放指針，這

個變量稱為指針變量。

8.MSP430單片機C語言的程序控制語句主要包括哪些？

答：MSP430單片機C語言的程序控制語句主要有三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)

和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

9.簡述C語言中選擇結(jié)構(gòu)的概念。

答：選擇結(jié)構(gòu)又稱為分支結(jié)構(gòu)或選取結(jié)構(gòu)，其程序在執(zhí)行過程中，會有多路分支組成,

根據(jù)給定的條件進行判斷，再根捱判斷結(jié)果來決定執(zhí)行哪一條分支執(zhí)行，而其他分支則被直

接跳過。C語言中的兩種選擇結(jié)構(gòu)語句為：條件語句if和開關(guān)語句switch。

10.簡述循環(huán)結(jié)構(gòu)的定義及其分類。

答：循環(huán)結(jié)構(gòu)是指在給定條件成立的情況下，反復(fù)執(zhí)行某一段代碼，它是最能發(fā)揮單片

機特長的程序結(jié)構(gòu)之一，其主要格式有3種：for語句、while語句和dowhile語句。

第3章思考與練習(xí)

1.簡述MSP430單片機I/O端口的特點。

答：以MSP430G2553單片機為例，I/O端口主要具有以下特征：（1）每個I/O端口可

以進行字節(jié)操作，也可以獨立進行位操作；（2）每個I/O引腳的輸入和輸出功能可以任意設(shè)

置,組合使用；（3）每個I/O端口具有獨立的控制寄存器；（4）每個I/O引腳具有一個可單

獨編程的上拉/下拉電阻；（5）P1和P2端口具有中斷功能,

2.簡述MSP430單片機I/O端口的驅(qū)動能力，列舉常見的提高I/O端口驅(qū)動能力的措施。

答：以MSP430G2553單片機為例，每個I/O引腳允許的最大灌/拉電流為6mA,總電

流不超過48mA。可見，MSP430430單片機的I/O口具有一定的帶負載能力，但電流較小，

驅(qū)動能力有限。

當(dāng)驅(qū)動大功率負載時（如電機），由于負載需要提供的電流（或電壓）超過了單片機I/。

引腳所能提供的最大電流（或電壓），所以需要增加驅(qū)動電路，以提高單片機I/O端口的驅(qū)

動能力。驅(qū)動電路一般采用三極管、MOS管等分立元件或現(xiàn)有IC芯片（如74LS06.74LS07.

74LS245、74LS373、74HC573等

3.如何初始化I/O端口的輸入輸出方向？

答用戶可以通過設(shè)置方向控制寄存器PxDIR和輸入寄存器PxIN］或輸出寄存器PxOUT）

中相應(yīng)的位來選擇I/O端口的輸入輸出方向。

4.說明引腳上拉電阻和下拉電阻的作用，如何選擇上下拉電阻？

答：MSP430單片機I/O端口電路內(nèi)置了上拉電阻和下拉電阻。上拉電阻的作用是將不

確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平,當(dāng)IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時,它的常態(tài)為高電平。

下拉電阻的作用是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在低電平，當(dāng)10端口設(shè)置為輸入狀態(tài)

時，它的常態(tài)為低電平。

可通過設(shè)置上拉/下拉電阻使能寄存器PxREN用于控制上拉/下拉電阻是否開啟，然后

通過PxOUT寄存器設(shè)置電阻是上拉還是下拉。

5.數(shù)碼管靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示各有什么特點？分別用在什么場合？

答：靜態(tài)顯示就是每個數(shù)碼管的段碼都單獨由單片機的一個8位I/O端口驅(qū)動，而公共

端根據(jù)數(shù)碼管的類型連接VCC或GND。單片機只需要向I/O口輸出需要顯示的段碼，數(shù)碼

管就可以一直顯示對應(yīng)的字符，并保持常亮狀態(tài)。靜態(tài)顯示方式編程簡單、顯示穩(wěn)定、亮度

高、節(jié)約CPU時間，但每個數(shù)皿管單獨占用一個I/O端口，占用I/O端口資源較多。適合

于數(shù)碼管較少的場合。

動態(tài)顯示就是所有數(shù)碼管的段碼線并聯(lián)在一起，由單片機的一個8位I/O端口驅(qū)動，而

每個數(shù)碼管的公共端則由各自獨立的I/O線實現(xiàn)位選控制。每隔一段時間輪流點亮每位數(shù)碼

管，利用數(shù)碼管的余輝效應(yīng)和人眼的“視覺暫留”現(xiàn)象，通過控制每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間和

間隔，就可以達到多位數(shù)碼管“同時”顯示的效果。采用動態(tài)顯示的方式占用單片機的I/O

端口資源較少、接口電路簡單，功耗更低，但其編程稍顯復(fù)雜，適合數(shù)碼管應(yīng)用較多的場合。

6.如何利用I/O端口驅(qū)動數(shù)碼管，從0~9循環(huán)顯示？

答：參考實驗3.1。

7.簡述獨立鍵盤和矩陣鍵盤的優(yōu)缺點，以及各自的適用場合。

答：獨立鍵盤就是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，判別時相互之間互不干擾，其優(yōu)點

是電路配置靈活，按鍵判別容易，反應(yīng)速度快，但按鍵較多時也會占用過多的I/O口資源,

一般用于鍵少或操作速度較高的場合。矩陣按鍵就是按鍵位于行列交叉點上，占用I/O口線

少，但判鍵速度慢，多用于設(shè)置數(shù)字鍵，常用于按鍵數(shù)目較多的系統(tǒng)設(shè)II中。

8.簡述按鍵出現(xiàn)抖動的原因以及消除抖動的常用方法。

答：通常按鍵開關(guān)為機械彈性開關(guān)，在機械觸點斷開和閉合的瞬間都會伴隨著一連串的

抖動，一般持續(xù)5~10ms。由于單片機CPU的處理速度為微秒級，一次按鍵的閉合或釋放

可能造成單片機的多次響應(yīng)，為了確保單片機對一次按鍵動作僅作一次處理，就需要消除

法抖”0

消除按鍵抖動的方法主要有硬件和軟件兩種。硬件消抖就是采用RS觸發(fā)器、并聯(lián)電容、

專用去抖芯片等硬件去除抖動，可用于按鍵較少、實時性較高的場合；軟件消抖則是采用軟

件延時的方法，通過避開抖動時間段，先后兩次對按鍵狀態(tài)進行檢測并確認

9.設(shè)計一個數(shù)字時鐘，采用6位數(shù)碼管分別顯示時、分、秒。

略。

10.設(shè)計一個花樣流水燈控制系統(tǒng)，要求利用按鍵開關(guān)，控制流水燈的開始，暫停，模式切

換和停止。

略。

第4章思考與練習(xí)

I.什么是中斷？什么是中斷系統(tǒng)？

答：中斷是指CPU在正常運行程序時，由于內(nèi)部或外部發(fā)生了某個事件，需要CPU暫

時中止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行該事件的處理程序，待處理完畢后再返回中斷的地方繼續(xù)

執(zhí)行原程序的過程。能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能的軟硬件系統(tǒng)成為中斷系統(tǒng)。

2.什么是中斷源？MSP430單片機有哪些中斷源？

答：能夠引起中斷的事件或發(fā)出中斷請求的信號源稱為中斷源。MSP430單片機中斷源

有系統(tǒng)復(fù)位中斷源、不可屏蔽中斷源和可屏蔽中斷源。

3.什么是單源中斷？什么是多源中斷？

答：單源中斷是指一個中斷源獨占一個中斷向量；而多源中斷是指多個中斷源共用一

個中斷向量。

4.對于多源中斷，如何正確識別觸發(fā)中斷的中斷源？

答：為了區(qū)別出不同的中斷源，單片機為每個中斷源設(shè)置了一個中斷標(biāo)志位，通過檢測

中斷標(biāo)志位可以完成中斷源的定位。

5.簡述MSP430單片機的中斷處理過程。

答：中斷全過程一般包括中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回四個步驟。中斷首

先需要中斷源發(fā)出中斷請求，且CPU允許響應(yīng)后才會發(fā)生。中斷響應(yīng)是從CPU接收一個中

斷請求開始至執(zhí)行第一條中斷服務(wù)程序指令結(jié)束。中斷服務(wù)是指CPL執(zhí)行中斷服務(wù)程序的

過程。當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，需要返回到主程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行接下來的程序。

6.MSP430單片機是如何設(shè)定中斷優(yōu)先級的？

答：MSP430單片機中斷的優(yōu)先級是固定的，取決于該模塊在連接鏈中的排序。約靠近

CPU/NMIRS端，模塊的中斷優(yōu)先級越高；反之，距離CPU/NMIRS端越遠，模塊的中斷優(yōu)先

級越低。

7.中斷服務(wù)函數(shù)有哪些特點？

答：中斷服務(wù)函數(shù)是一個特殊的函數(shù)，沒有輸入?yún)?shù)和返回值，不能被其他函數(shù)調(diào)用。

中斷服務(wù)函數(shù)具有固定的定義格式。

8.MSP430G2系列單片機哪些端口具有中斷功能？

答：MSP430G2系列單片機的P1和P2端口具有中斷功能。

9.MSP430G2系列單片機中，與中斷有關(guān)的I/O端口寄存器有哪些？

答：與中斷有關(guān)的I/O端口寄存器有中斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和

中斷標(biāo)志寄存器PxIFG。

10.結(jié)合外部中斷仿真實驗，簡述I/O端口用作輸入時，若采用外部口斷方式，需要進行哪

些初始化設(shè)置？

答：外部中斷方式初始化設(shè)置包括：方向控制寄存器PxDIR、輸出寄存器PxOUT、中

斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和中斷標(biāo)志寄存器PxIFGo

11.設(shè)計一個按鍵計數(shù)系統(tǒng)，要求采用外部中斷進行按鍵控制，計數(shù)結(jié)果通過2位數(shù)碼管顯

不。

略。

第5章思考與練習(xí)

1.MSP430單片機有哪些定時器資源？

答:MSP430單片機定時器資源有：定時器A(Timer.A),看門狗定時器(WDT)、定時

器B(Timer_B)、基本定時器(BasicTimerl)s實時時鐘(RTC)等。K同型號的單片機定時

器資源略有差異。

2.簡述定時器A的結(jié)構(gòu)和特點。

答：定時器A(Timer_A)由一個16位的定時器/計數(shù)器(TimerBlock)和多個捕獲/比

較模塊(CCRx)構(gòu)成，具有定時、捕獲/比較和PWM輸出等功能。

定時器A主要有以下特性：(1)具有16位計數(shù)器，4種計數(shù)工作模式；(2)多種可選

的計數(shù)時鐘源：低速時鐘ACLK、高速時鐘SMLCK和外部時鐘；(3)具有多個可配置輸入

端的捕獲/比較寄存器；(4)支持多時序控制，多個捕獲/比較功能以及多種輸出波形(PWM)；

(5)具有中斷服務(wù)功能：當(dāng)定時時間到或滿足捕獲/比較條件下，將觸發(fā)定時器A中斷；(6)

具有8種輸出方式的多個可配置輸出單元。

3.定時器A有幾種工作模式？試說明其異同點。

答：定時器A計數(shù)器功能是對輸入的時鐘脈沖進行計數(shù)，共有4種工作模式：停止模

式、增計數(shù)模式、連續(xù)計數(shù)模式和增/減計數(shù)模式。停止模式下定時器A暫停計數(shù)；增計數(shù)

模式下，計數(shù)器從0開始增計數(shù)直到TAxCCRO,然后從0開始重新計數(shù)；連續(xù)計數(shù)模式下，

計數(shù)器從0開始增計數(shù)直到OxFFFF,又從0開始重新計數(shù)。增/減計數(shù)模式下，計數(shù)器先從

。增計數(shù)到TAxCCRO的直然后再減計數(shù)到零，如此循環(huán)。

4.定時器A有幾個中斷源和幾個中斷向量？它們的對應(yīng)關(guān)系是什么？

答：定時器A有4個中斷源分別是定時器溢出中斷，捕獲/比較寄存器TAxCCRO中

斷、捕獲/比較寄存器TAxCCRl中斷、捕獲/比較寄存器TAXCCR2斷。定時器A共有2個

中斷向量，分別是：TIMERx_AO_VECTOR和TIMERx_Al_VECTOR0其中，捕獲/比較寄

存器TAxCCRO中斷較為特殊，單獨占用中斷向量TIMERx_AO_VECTOR,為單源中斷，具

有最高優(yōu)先級；而定時器溢出和捕獲/比較寄存器TAxCCRl、捕獲/比較寄存器TAXCCR2三

個中斷共享中斷向量TIMERx_Al_VECTOR,屬于多源中斷。

5.利用定時器A如何實現(xiàn)比較功能？

答：設(shè)置寄存器TAxCCTLn中CAP=0,使定時器A中捕獲/比較模塊工作在比較模式。

然后設(shè)置TAxCCRn的值，由比較器不斷地與主計數(shù)器TAxR的值進行比較。

6.利用定時器A如何實現(xiàn)捕獲功能？

答：設(shè)置寄存器TAxCCTLn中CAP=1,使定時器A中捕獲/比較模塊工作在捕獲模式；

設(shè)置主i|數(shù)器為連續(xù)i|數(shù)模式；由捕獲方式控制位CM1和CMO選擇信號捕獲的條件；由

控制位SCS選擇確定捕獲時刻與定時器時鐘是否同步。

7.簡述定時器A的輸出模式。

答：定時器A中每個捕獲/比較模塊都包含一個輸出單元，用于產(chǎn)生各類輸出信號，如

單穩(wěn)態(tài)脈沖波、PWM波、移相波等。輸出單元主要由輸出控制單元和D觸發(fā)器構(gòu)成，輸入

信號來自于計數(shù)器模塊和比較單元的EQUn信號，輸出信號OUTx白單片機引腳輸出。每

個輸出單元有8種輸出方式，由挖制寄存器TAxCCTLn中的控制位OUTMODx選擇。每種

輸出方式基于EQUn信號自動改變定時器輸出引腳的輸出電平，從而在無須CPU的干預(yù)下

產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號。

8.簡述看門狗定時器的結(jié)構(gòu)和原理。

答：MSP430系列單片機內(nèi)部集成了看門狗定時器。看門狗定時器主要由時鐘選擇邏輯

單元、看門狗計數(shù)器、口令比較器、看門狗控制寄存器、中斷產(chǎn)生邏輯單元等構(gòu)成。看門狗

電路具有SMCLK和ACLK兩種時鐘源，通過一個16位加法計數(shù)器WDTCNT對SMCLK或

ACLK時鐘源產(chǎn)生的周期信號進行計數(shù)，有四種計數(shù)周期可選。WDTCNT不能直接通過軟件

訪問，必須通過看門狗定時器的控制寄存器WDTCTL來控制。如果應(yīng)用程序不需要看門狗

功能，可將其關(guān)閉，也可用作一個普通的8位定時器使用。

9.看門狗定時器有幾種工作方式？試說明其不同之處。

答：看門狗定時器有2種工作模式：看門狗模式或定時器模式?？撮T狗模式下，用戶需

要周期性地對WDTCNT寄存器清零，防止WDT溢出產(chǎn)生復(fù)位。在定時器模式下，定時時間

可通過軟件對WDTCTL寄存器中WDTCNTCL置位并進行初始化，一旦WDT定時時間溢出，

即產(chǎn)生中斷，此時看門狗定時器用作一般定時器。

10.設(shè)計一個60S倒計時器，采用兩位數(shù)碼管顯示，要求使用定時器A作為秒計時器。

略。

11.利用定時器A輸出周期為20ms,占空比分別為75%和20%的PWM矩形波。

略。

第6章思考與練習(xí)

1.簡述并行通信和串行通信的特點，以及各自的適用場合。

答并行通信是指使用多條數(shù)據(jù)線同時傳輸數(shù)據(jù)寧節(jié)的各個位。該方式傳輸速度非?？?，

但使用傳輸線較多，傳輸成本較高，一般適合于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，例如：單片機內(nèi)部各部

件的數(shù)據(jù)傳輸。串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位依次進行傳輸。相比并

行通信，串行通信方式傳輸速度慢、占用I/O口線少，特別適合于單片機與單片機、單片機

與外設(shè)之間的遠距離通信。

2.簡述異步串行通信和同步串行通信的異同點。

答：異步通信是以字符為單位進行傳輸，字符與字符之間的傳輸間隔是任意的，同一字

符內(nèi)的各數(shù)據(jù)位保持同步。同步通信是以數(shù)據(jù)塊（一組字符）為單位進行傳輸，字符與字符

之間傳輸無間隔。

3.MSP430系列單片機中有哪幾種串行通信接口？

答：MSP430系列單片機具有三種串行通信接口：USI模塊、USART模塊和USCI模塊。

4.什么是USCI?USCI模塊支持哪幾種串行通信模式？

答:USCI是MSP430單片機通用串行通信接口的新標(biāo)準(zhǔn)。USCI模塊支持UART、SPI、

『C通信、IrDA和LIN等通信。

5.簡述USCIUART模式的主要特點。

答:USCIUART模式的主要特點有：(1)采用奇偶校驗或無校驗的7位或8位數(shù)據(jù)

傳輸；(2)具有獨立的發(fā)送和接收移位寄存器；(3)具有獨立的發(fā)送和麥?zhǔn)站彌_寄存器；(4)

最低有效位(LSB)優(yōu)先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；(5)多機模式下內(nèi)置空

閑線和地址位通信協(xié)議；(6)接收起始位觸發(fā)邊沿檢測從LMPx模式中自動喚醒；(7)可編

程分頻因子為整數(shù)或小數(shù)的波特率；(8)具有錯誤檢測和抑制的狀態(tài)標(biāo)志；(9)具有地址檢

測的狀態(tài)標(biāo)志；(9)具有獨立接收和發(fā)送中斷的能力。

6.USCIUART模式下波特率如何設(shè)置？

答：(1)低頻模式中，波特率發(fā)生器使用一個預(yù)分頻器和一個調(diào)制器產(chǎn)生位時鐘時序。

對于一個給定的BRCLK時鐘源，使用的波特率決定了所需的分頻系數(shù)N:

N=fBRCLK-波特率

分頻系數(shù)的整數(shù)部分由預(yù)分頻器實現(xiàn)(INT為取整)：UCBRx=INT(N)

小數(shù)部分由調(diào)制器實現(xiàn)(round為四舍五入取整)：UCBRSx二round((N-INT(N))x8)

(2)過采樣模式下，使用一個16分頻器和調(diào)制器來產(chǎn)生比BITCLK快16倍的

BITCLK16；再將BITCLK16通過第二個16分頻器和調(diào)制器產(chǎn)生BITCLK。

分頻器被設(shè)置為：UCBRx=INT(N/16)

調(diào)制器被設(shè)置為：UCBRFx=round((N/16)-INT(N/16))xl6)

7.USCIUART模式支持哪幾種多機模式？各自特點是什么？

答：USCI支持兩種多機通信模式：線路空閑多機模式和地址位多機模式?？臻e多機模

式下，數(shù)據(jù)的傳輸是以字符塊的形式進行的，每個字符塊至少包括一人地址字符和一個數(shù)據(jù)

字符，數(shù)據(jù)塊之間被較長的空閑時間分開。地址位多機模式下，數(shù)據(jù)的傳輸也是以字符塊的

形式進行，字符包含一個附加的位作為地址標(biāo)志。

8.什么是SPI?簡述USCISPI通信的特點。

答：串行外設(shè)接口(SerialPeripheralInierface,SPI)是Motorola公司提出的一種同步串行通

信總線，它可以使單片機與各種外圍設(shè)備以串行的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

USCISPI通信的特點包括：［1)7位或8位傳輸數(shù)據(jù)長度；(2)最低有效位(LSB)優(yōu)

先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模式；(3)3線和4線SPI控制；(4)具有

主機模式或從機模式；(5)獨立的發(fā)送和接收移位寄存器；(6)獨立的發(fā)送和接收緩存寄存

器；(7)支持連續(xù)發(fā)送和接收操作；(8)可選的時鐘極性和相位控制；(9)主機模式下，可

編程的時鐘頻率；(10)獨立的接收中斷和發(fā)送中斷功能；(11)從機模式可工作于LPMd低

功耗模式。

9.USCISPI有幾種工作模式？如何配置?

答：USCISPI有主機模式和從機模式。通過設(shè)置USCI_A0/USCLBO控制寄存器。中的

UCMST控制位進行配置。當(dāng)控制位UCMST=1時，USCI模塊工作在SPI主機模式；當(dāng)控制

位UCMST=0時，USCI模塊工作在SPI從機模式

10.什么是I2C總線？其有什么特點？

答:I?C(Inter-IntegratedCircuit)總線是由Philips公司開發(fā)的一種雙向同步串行總線。

它只需要兩根線,就可以實現(xiàn)器件之間數(shù)據(jù)的交換和傳遞。12c總線具有接口線少、控制簡單、

通信速率高等優(yōu)點，常用于微控制器和外圍設(shè)備之間的通信。

11.簡述USCII2C模式的邏輯結(jié)構(gòu)和原理。

答：I2C模式下USCI模塊主要包括12c接收部件、12c狀態(tài)機、12c發(fā)送部件和12c

時鐘發(fā)生器四個部分。12c時鐘發(fā)生器用于產(chǎn)生12c通信所需的串行同步時鐘UCxSCL信號。

12c發(fā)送部分用于12c協(xié)議下的數(shù)據(jù)發(fā)送工作，主要包括發(fā)送緩沖寄存器(UCB0TXBUF)、

發(fā)送移位寄存器和從機地址寄存器（UCB0I2CSA）三個部分。I2C接收部分可以自動檢測FC

總線上的信號。主要包括接收緩沖寄存器（UCBORXBUF）,接收移位寄存器和主機地址寄

存器（UCBOI2COA三個部分。FC狀態(tài)機用于控制和查詢當(dāng)前通信過程中的狀態(tài)信息，主

要反應(yīng)在狀態(tài)寄存器的各個控制位中。

12.說出USCII2C串行數(shù)據(jù)格式。

答：l2c串行通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式包括起始信號、從設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和停止信號4

個部分。起始和停止信號是由主機產(chǎn)生。當(dāng)SCL時鐘線為高電平時，SDA數(shù)據(jù)線上由高電

平至低電平的跳變將產(chǎn)生起始信號。主機發(fā)送一個起始信號后，啟動一次12c通信?！篊總線

上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以字節(jié)為單位，最高有效位優(yōu)先。傳輸?shù)牡谝粋€字節(jié)由7位從機地址和1位

讀寫標(biāo)志R/W位組成。當(dāng)R/訴=0時，主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)R/耐二1時，主機接

收數(shù)據(jù)。每次傳輸完一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，從機需要向主機發(fā)送一個特定的低電平脈沖以表示接

收到數(shù)據(jù)，該低電平位于第9個SCL時鐘上，即為應(yīng)答信號ACK。當(dāng)SCL時鐘線為高電

平時，SDA數(shù)據(jù)線上由低電平至高電平的跳變將產(chǎn)生停止信號。全部數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由

主機發(fā)送停止信號，結(jié)束通信。

13.USCII2C有幾種工作模式，如何配置？

答：在『C模式下，USCI模塊可以工作于主機模式或從機模式C當(dāng)UCMODCx=11、

USCYNC=1、UCMST=1時，USCI模塊工作于l2C模式下的主機模式；當(dāng)UCMODEx=11、

USCYNC=1、UCMST=0時，USCI模塊工作于汽模式下的從機模式。

14.簡述UART、SPI、12c三種通信方式的異同點。

答：UART為異步串行通信，一般由TXD、RXD、GND三根線組成，不需要時鐘線，

收發(fā)雙方需要提前約定對應(yīng)的波特率，速度較慢；12c是一種半雙工同步通信，采用1根數(shù)

據(jù)線和I根時鐘線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。SPI是一種全雙工同步通信，通常采用2根數(shù)據(jù)線、1根

時鐘線以及1根片選線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，速度快。12c和SPI通信都需要統(tǒng)一的時鐘線。

第7章思考與練習(xí)

1.MSP430系列單片機比較器A+有哪些部分組成？其主要功能是什么？

答：比較器A+由8個輸入通道（CA0-CA7）、模擬電壓比較器、參考電壓發(fā)生器、輸

出濾波器和一些控制單元組成。主要功能是通過比較模擬電壓同相端“+”和反相端兩

個輸入端電壓的大小，然后設(shè)置輸出信號CAOUT的值°如果V+>V-,CAOUT輸出高電平；

反之，CAOUT輸出低電平。

2.比較器A+的特點主要有哪些？

答：比較器A+的特點主要包括：（1）同相端和反相端輸入多路復(fù)用；（2）軟件選擇RC

濾波器作為比較器輸出；（3）輸出可用作定時器A的捕獲輸入；（4）軟件控制端口輸入緩

沖;（5）具有中斷能力；（6）可選擇的參考電壓發(fā)生器；（7）比較器和參考電壓發(fā)生器支持

低功耗。

3.描述用戶對比較器A+操作的基本流程。

答：用戶可以通過軟件配置，實現(xiàn)對比較器A+的操作，基本操作流程如下：（1）打開

比較器單元；（2）打開參考電壓發(fā)生器單元（若比較器的輸入信號全為外部輸入，則可關(guān)閉

該單元）;（3）選擇相應(yīng)輸入信號連接到比較器的輸入端口；（4）選擇配置相關(guān)寄存器；（5）

使能中斷信號（若需要）；（6）讀取比較輸出信號。

4.比較器A+輸出是否要選擇濾波器？原因是什么？如何設(shè)置？

答：比較器A+輸出需要選擇濾波器，原因是比較器輸出的振蕩會降低比較結(jié)果的精度

和分辨率，選擇輸出濾波器可以減少由比較器振蕩產(chǎn)生的誤差。通過設(shè)置控制位CAF=1時,

比較器輸出通過一個片上電阻電容(RC)濾波器進行濾波。

5.比較器A+是否具有中斷能力？若有，中斷向量和中斷標(biāo)志位分別是什么？

答：比較器A十具有中斷能力，比較器A十中斷向量為COMPARATORA_VECTOR,中斷

標(biāo)志位是CAlFGo

6.結(jié)合電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計實例，說明比較器A+如何進行初始化配置。

略。

第8章思考與練習(xí)

1.為什么要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換？

答：單片機在控制、檢測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其檢測和控制對象常常是一些連續(xù)變化的物

理量，如溫度、濕度、壓力、速度等，這些物理量由傳感器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號或模擬電流

信號。由于單片機是一個典型的數(shù)字系統(tǒng)，不能直接處理模擬信號。因此，需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)

換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號供單片機處理和控制。

2.模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理是什么？

答：模數(shù)轉(zhuǎn)換一般包括采樣、保持、量化和編碼四個步驟。采樣就是將輸入的連續(xù)信號

實現(xiàn)時間上的離散化，即按照定的時間間隔采集信號的瞬時值。由二輸入信號的幅度是不

斷變化的，而模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的轉(zhuǎn)換時間，轉(zhuǎn)換期間內(nèi)采集的樣值不能改變，因此，需要

將采樣值保持一段時間，直至下一次采樣，這個過程叫作保持。采樣和保持功能是由采樣保

持電路實現(xiàn)的。量化就是將連續(xù)的幅度值按量化單位取整，變?yōu)橛邢迶?shù)量的離散值。將量化

后的結(jié)果按一定的數(shù)制形式表示出來，以作為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出，該過程即為編碼。

3.常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換的類型有哪些？各有什么特點？

答：ADC常見類型有:一類是直接型ADC,將輸入的電壓信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼輸

出，不需要經(jīng)過中間任何變量，常用的有逐次逼近型ADC、并行比較型ADC等；另一類是

間接型ADC,將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量(時間、頻率、脈沖寬度等)，然后再將這個

中間量變成數(shù)字代碼輸出。常用的有雙積分型ADC、△型ADC、WF型ADC等。

4.衡量模數(shù)轉(zhuǎn)換性能的指標(biāo)有哪些？其含義是什么？

答：衡量ADC性能的主要指標(biāo)為轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度，其中，轉(zhuǎn)換精度由分辨率和量

化誤差來描述。(1)分辨率是指ADC能夠分辨的輸入模擬信號的最小變化量、與ADC的

位數(shù)有關(guān)；(2)量化誤差是指用有限數(shù)字對模擬輸入量進行離散量化所引起的誤差，它表示

ADC實際輸出的數(shù)寧量和理論上輸出的數(shù)寧量之間的差別；(3)轉(zhuǎn)換速度是指完成一次模

數(shù)轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)。轉(zhuǎn)換時間越短，轉(zhuǎn)換速度越快。

5.簡述MSP430G2系列單片機中ADC10模塊的結(jié)構(gòu)組成和原理。

答:MSP430G2系列單片機中ADC10模塊主要由ADC內(nèi)核、16路模擬輸入開關(guān)、參考

電壓模塊、轉(zhuǎn)換時鐘模塊、采樣時鐘模塊、數(shù)據(jù)傳輸控制器等構(gòu)成。ADC內(nèi)核由一個采樣保

持電路和10位逐次逼近型(SAR)轉(zhuǎn)換器組成。采樣保持電路的作月是對輸入的高速信號

進行瞬時采樣時，ADC保持當(dāng)前采樣結(jié)果不變，直至轉(zhuǎn)換完成，以確保ADC轉(zhuǎn)換過程中信

號的穩(wěn)定。ADC轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成10位數(shù)字量，并存儲在ADC10MEM寄存器

中。ADC模塊支持8個外部通道輸入和4個內(nèi)部通道輸入，多個通道共用一個AD轉(zhuǎn)換內(nèi)

核，由16路模擬輸入開關(guān)進行控制切換。參考電壓模塊的作用是給ADC內(nèi)核提供一個精準(zhǔn)

的基準(zhǔn)電壓，即VR.和VK轉(zhuǎn)換時鐘模塊的作用是為ADC轉(zhuǎn)換內(nèi)核提供所需的轉(zhuǎn)換時鐘信

號(ADC10CLK)以及用于產(chǎn)生采樣周期。采樣時鐘模塊用于為采樣保持電路提供時鐘信號

(SAMPCON)。ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲在寄存器ADC10M