MSP430系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述

CPU由一個(gè) 16 位的 ALU 、 16 個(gè)寄存器和一套指令控制邏輯組成。在 16 個(gè)寄存器中，程序計(jì)數(shù)器 PC 、堆棧指針 SP 、狀態(tài)寄存器 SR 和常數(shù)發(fā)生器 CGl 、 CG2 這 4 個(gè)寄存器有特殊用途。除了 R3 ／ CG2 和 R2 ／ CGl 外，所有寄存器都可作為通用寄存器來(lái)用于所有指令操作。常數(shù)發(fā)生器是為指令執(zhí)行時(shí)提供常數(shù)的，而不是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。對(duì) CGl 、 CG2 訪問(wèn)的尋址模式可以區(qū)分常數(shù)的數(shù)據(jù)。 在 CPU 內(nèi)部有一組 16 位數(shù)據(jù)總線和 16位的地址總線； CPU 運(yùn)行正交設(shè)計(jì)、對(duì)模塊高度透明的精簡(jiǎn)指令集； PC 、 SR 和 SP 配合精簡(jiǎn)指令組所實(shí)現(xiàn)的控制，使應(yīng)用開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的尋址模式和軟件算法。

存儲(chǔ)器MSP430 系列采用 “馮—紐曼結(jié)構(gòu)”。支持外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器是將來(lái)性能增強(qiáng)的目標(biāo)。特殊功能寄存器及外圍模塊安排在 000H ～ 1FFH 區(qū)域； RAM 和 ROM 共享 0200H ～ FFFFH 區(qū)域，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM ）的起始地址是 0200H

（ 1 ）程序存儲(chǔ)器 MSP430 系列程序存儲(chǔ)器的類型有 ROM 、 OTP 和 Flash ROM 三種 . ROM 的容量在 1KB ～ 60KB 之間；對(duì)于 Flash 型的芯片，內(nèi)部還集成有兩段 128B （共 256B ）的信息存儲(chǔ)器以及 1KB 存放自舉程序的自舉存儲(chǔ)器（ BOOT ROM ）；對(duì)代碼存儲(chǔ)器的訪問(wèn)總是以字形式取得代碼，而對(duì)數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問(wèn)。每次訪問(wèn)需要 16 條數(shù)據(jù)總線（ MDB ）和訪問(wèn)當(dāng)前存儲(chǔ)器模塊所需的地址總線（ MAB ）；存儲(chǔ)器模塊由模塊允許信號(hào)自動(dòng)選中。最低的 64KB 空間的頂部 16 個(gè)字，即 0FFFFH ～ 0FFE0H ，保留存放復(fù)位和中斷的向量；在程序存儲(chǔ)器中還可以存放表格數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)查表處理等應(yīng)用；程序?qū)Τ绦虼鎯?chǔ)器可以任意讀取，但不能寫入。

（ 2 ） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) 經(jīng)兩條總線與 CPU 相連，即存儲(chǔ)器地址總線 MAB 和存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線 MDB .數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以以字或字節(jié)寬度集成在片內(nèi)，其容量在 128B ～ 10KB 之間；所有指令可以對(duì)字節(jié)或字進(jìn)行操作。但是對(duì)堆棧和 PC 的操作是按字寬度進(jìn)行的，尋址時(shí)必須對(duì)準(zhǔn)偶地址。

運(yùn)行控制MSP430 系列微控制器的運(yùn)行主要受控于存儲(chǔ)在特殊寄存器 (SFR) 中的信息。不同 SFR 中的位可以允許中斷，以支持取決于中斷標(biāo)志狀態(tài)的軟件以及定義外圍模塊的工作模式。禁止外圍模塊，停止它的功能，可以減少電流消耗，而所有存儲(chǔ)在模塊寄存器中的數(shù)據(jù)仍被保留。外圍模塊的工作模式可以用 SFR 的特定位置來(lái)標(biāo)明。

外圍模塊外圍模塊包括基本定時(shí)器（ Basic Timer ）、 16 位定時(shí)器 (Timer_A 及 Timer_B) 、 ADC 轉(zhuǎn)換器、 I/O 端口、異步及同步串行通訊口（ USART ）以及液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊等。 外圍模塊經(jīng) MAB 、 MDB 與 CPU 相連。 圍模塊可分為字（ 16 位）模塊和字節(jié)（ 8 位）模塊兩種。對(duì)大多數(shù)外圍模塊， MAB 通常是 16 位， MDB 是 8 位或 16 位。 字節(jié)（ 8 位）模塊的數(shù)據(jù)總線是 8 位的，需經(jīng)總線轉(zhuǎn)換電路與 16 位的 CPU 相連。這些模塊的數(shù)據(jù)交換毫無(wú)例外地要用字節(jié)指令處理；對(duì)字（ 16 位）模塊，其數(shù)據(jù)總線是 16 位的，無(wú)需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換而直接與 CPU 的 16 位數(shù)據(jù)總線相連。模塊的操作指令就沒(méi)有任何限制。

振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生器振蕩器 LFXT1 （ LF ）是專門為通用的低功耗 32768 Hz 時(shí)鐘晶振設(shè)計(jì)的。除了晶體外接外，所有的模擬元件都集成在片內(nèi)。但是也可以用一個(gè)高速的晶振工作，這時(shí)需要外接負(fù)載電容。對(duì)于 F13X 、 F14X 、 F15X 和 F16X 以及 F4XX 系列，片內(nèi)還有一個(gè)可接入高速晶振的 XT2 振蕩器。除了晶體振蕩器之外， F13X 、 F14X 、 F15X 和 F16X 系列都有一個(gè)數(shù)字控制 RC 振蕩器（ DCO ），用它實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩器的數(shù)字控制和頻率調(diào)節(jié)；對(duì)于 F4XX 系列，將晶振頻率用一個(gè)鎖頻環(huán)電路 (FLL 或 FLL ＋ ) 進(jìn)行倍頻。 FLL 或 FLL ＋在上電后以最低頻率開(kāi)始工作，并通過(guò)控制一個(gè)數(shù)控振蕩器 (DCO) 來(lái)調(diào)整到適當(dāng)?shù)念l率。供處理器工作的時(shí)鐘發(fā)生器的頻率固定在晶振的倍頻上，并提供時(shí)鐘信號(hào) MCLK 。 外圍模塊及 CPU 的時(shí)鐘源選擇非常靈活。可以用以實(shí)現(xiàn)各種低功耗模式下的運(yùn)行。