Начинаем работать с микроконтроллерами MSP430

Целью данной статьи является помощь в начале освоения микроконтроллеров MSP430 фирмы Texas Instruments.

Была сделана попытка систематизировать действия, которые позволят минимальными усилиями сделать первые шаги в освоении данного типа микроконтроллеров, не перегружая при этом специфичными и иногда трудными (если не сказать отталкивающими) сведениями. Статья не претендует на полноту обзора указанных микроконтроллеров, а лишь позволяет сделать первые шаги на пути их освоения.

Преимущества MSP430:

1. Очень широкая линейка для практически любых задач.

2. Очень широкий ряд корпусов, от DIP до очень мелких типа pqfp.

Весь доступный ряд можно посмотреть с помощью удобной странички от TI:

Перейдя по ссылкам слева и выбирая нужную серию попадаем в каталог:

Где можно выбрать нужный себе кристалл по объему Flash-памяти, ОЗУ, наличию USART, АЦП, корпуса и т.д. Сразу скажу, что я не использовал корпуса типа DIP. Корпус типа SOIC легко распаивается на самодельную плату изготовленную по технологии ЛУТ. Достаточно стабильно у меня получаются платы и для корпусов типа PW (расстояние между ногами 0,65мм).

3. Сверхнизкое потребление питания (бывает ну крайне важно). На этом остановимся поподробнее ниже с примерами и цифрами.

4. Мне также например нравиться то, что для одного и того же типа корпуса расположение ног для разных серий и типов в пределах серии одинаково. Это дает возможность легко заменить один тип на другой без изменения печатной платы.

5. Немаловажно, что все типы микроконтроллеров можно бесплатно заказать у TI для освоения.

В качестве примера два разных MSP430 в одинаковом корпусе, MSP430f2619 и MSP430f149:

Для начала освоения выберем msp430f1232 или msp430f1222, они отличаются только объемом flash памяти и абсолютно идентичны по расположению ног. Я считаю этот микроконтроллер самым ходовым в радиолюбительской практике. Его плюсом можно также назвать наличие модели его младшего брата msp430f1121 (без usart) в Proteus.

На этой странице есть даташит, а по этой ссылке прочие документы.

Документация от TI имеет особенность (для тех кто уже знаком с микроконтроллерами от, например AVR ATMEL). В даташите указываются специфичные именно для этого камня особенности (количество памяти, наличие USART, электрические характеристики и т.д.). А описание регистров находятся в документе MSP430x1xx Family User's Guide (Rev. F) для серии msp430f1xx. Этот документ общий для всей серии.

Есть также настольные книги "руководство пользователя" и "рекомендации по применению".

А также примеры исходных кодов для семейства msp430f1x по ссылке.

Итак, начнем.

Минимальная обвязка для включения микроконтроллера:

Сперва нам понадобятся макетка и программатор.

Пример моей макетки в файле к статье.

Теперь небольшое отступление на предмет программатора.

Микроконтроллеры msp430 могут быть запрограммированы следующим образом:
4-х проводной JTAG (прошивка и отладка (очень удобно)) бывает LPT и USB.
2-х проводной JTAG, так называемый Spyi-Bi-wire (прошивка и отладка) только USB.
BSL - последовательный интерфейс (только прошивка). COM или USB-COM.

Не все микроконтроллеры могут быть зашиты всеми указанными программаторами. Смотреть надо в даташите на каждый камень. (Так рекомендуемые для начала работы MSP430F1232 можно шить только по 4-х проводному JTAGу или по BSL) .

Где взять программатор? Естественно можно купить. Есть дорого фирменные от TI или от Olimex, а также море китайских клонов.

Например BSL (хотя bsl можно сделать из любого шнурка от сотового в котором есть линии RTS и DTR) можно найти на AliExpress.
JTAG через USB
JTAG через LPT

Также на сайте TI можно почти за даром заказать LaunchPad:

Который в своем составе имеет 2-х проводной JTAG Spy-Bi-Ware USB, но к сожаленью этот Spy-Bi-Wire есть не во всех камнях. Я поигрался. Мне не пригодилось (у меня практически не было камней с поддержкой spy-bi-wire) и я его отдал другу для освоения.

Также программатор можно сделать и самостоятельно. Где взять детали, смотрите в конце статьи.

В архиве программатор bsl.rar схема BSL программатора на переходнике USB-COM

В архиве программатор JTAG LPT-FET.rar схема и печатка для программатора LPT-FET. Необходимо отметить, что это упрощенная мной схема LPT-FET от Olimex

И ей требуется внешнее питание 3.3В от платы микроконтроллера. Плата получилась компактная и умещается в корпус DB-25.

Для BSL программатора корпуса еще нет, но скорее всего это будет кусок кабель-канала нужного сечения.

Выходные сигналы BSL программатора выведены на разъемы типа PLS. И отдельно выведено питание 3.3В (бонусом так сказать)

Оба типа мной собраны и работают.

Программировать через JTAG можно из среды разработки. А для программирования через BSL используется бесплатная и удобная программа от Kurt-а MSPFET. (Приложена в архиве или может быть скачана по ссылке)

Разработка кода может вестись в различных средах

Например:
http://sourceforge.net/apps/mediawiki/mspgcc/index.php?title=MSPGCC_Wiki
http://www.ti.com/tool/iar-kickstart с ограничение размера кода до 4кБ
http://www.ti.com/tool/ccstudio-msp430 IDE от TI
И другие…

Я использую IAR. Причем я не беру IAR от TI с ограничением кода, а спокойно зарегистрировавшись на iar.com скачиваем 30 дневную полнофункциональную версию IAR для msp430. (а потом можно и еще раз скачать и т.д.) по ссылке

Итак, допустим макетка сделана (нам в первую очередь нужно запаять стабилизатор на 3.3Вольта, светодиод на ножку P1.0 и разъем для LPT-FET. Кварц и прочее можно допаять позже). Программатор LPT-FET тоже.

Устанавливаем и запускаем IAR. Нажимаем create new project:

Выбираем шаблон:

Даем свое название и вот окно проекта с типовым шаблоном.

Перво наперво правой кнопкой мыши кликаем по: название - debug -> option

Выбираем наш микроконтроллер

Меняем тип отладчика

Задаем, что у нас программатор lpt от olimex на lpt1

В окне сишного кода меняем весь на код из файла demo led.c, нажимаем F7 и видим:

Нажимаем зеленый треугольник и происходит заливка кода в микроконтроллер:

В открывшемся окне нажимаем "GO" старт программы:

В итоге, видим мигающий светодиод на плате.

Если у вас программатор типа BSL, то порядок действий следующий: в IAR выбираем нужный контроллер. Пишем код (например demo led.с).

Правой кнопкой по debug, option и ставим настройки в пункте linker как на рисунке:

Жмем F7. Запускаем MSPFET от Kurta. Открывается окно. Нажимаем Setup. Выбираем программатор BSL.

Ставим настройки для выходных ног, патча бутлодера (есть фишка, но нам сейчас не надо), скорости (тоже пока не надо) и т.д.

Для программатора сделанного из TUSB3410 настройки выглядят так.

В выпадающем списке выбираем нужный микроконтроллер.

Меню, открыть, и идем в каталог где лежит наш тестовый проект. В нем ищем каталог Debug. В нем ищем каталог EXE:

И там выбираем файл прошивки с расширением .a43:

Открываем. Нажимаем кнопку auto. Все процесс пошел. В случае удачных действий получаем картинку

И мигающий светодиод. (Если в настройках msp-fet от Kurta поставить галочку перегружать файл, то в дальнейшем нет необходимости повторять все действия. Изменил прошивку в IAR. Нажал F7. Зашел в MSPFET. Нажал auto.)

Теперь вкратце об особенностях микрконтроллеров msp430.

Супер гибкая система тактирования. В примере мы использовали внутренний генератор на 750кГц. Можно изменять его частоту регистрами настройки DCO (смотри руководство пользователя). Можно на ноги XIN XOUT повесить кварц часовой или высокочастотный (причем для часового кварца конденсаторы уже есть внутри камня и их номинал можно выбирать). В программе можно легко переключаться с одного источника тактирования на другой. В купе с разными режимами спячки можно обеспечить беспрецедентное снижение энергопотребления. Например, затактировать таймер от ACKL настроенный на 32768Гц от часового кварца. Разрешить прерывание от таймера. В прерывании разбудить ядро и настроить тактирование ядра на максимальную частоту, быстро сделать необходимые вычисления и уйти опять в глубокий сон. Подробное описание систем тактирования и режимов питания смотрите в руководстве пользователя.

Вот простой пример для повторения.

Зашьем код из файла norma.c

Включаем через миллиамперметр и видим, что в моменты когда светодиод не горит ток потребления 230мкА.

Зашьем код из файла LPM0.c

Включаем через миллиамперметр и видим, что ток потребления 50мкА. (Данные замеры проводились тестером на пределе 20мА, но в качестве иллюстрации сойдет). Особенно целесообразно применение данных микроконтроллеров в паре с ЖК экранами, где столь малое энергопотребление проявляется в полной мере.

Кстати такое низкое потребление порождает и соответствующие проблемы, связанные с паразитным питанием. Особенно если учесть, что для питания достаточно 1.8В. При довольно насыщенной схеме, контроллер стартует от всего подряд, вплоть до usart. Поэтому будьте внимательны. Часто, микроконтроллер не выходит на связь с JTAG, пока не отключишь внешние схемы (если не приняты меры по исключению паразитного питания и согласования уровней).

Что не очень понравилось в MSP430 0- так это неудобно реализованная работа с Flash памятью для хранения каких либо переменных пользователя. Так называемая память info разбита на сегменты по 128 байт и беда в том, что записать можно в каждую ячейку отдельно, но только один раз. Для изменения ранее записанной ячейки необходимо стереть весь сегмент и заново записать в нужную ячейку. Это приводит к тому, что перед изменением любой ячейки необходимо сначала прочитать в ОЗУ все используемые ячейки, изменить необходимую, стереть весь сегмент и записать из ОЗУ все во info flash.

Итак, первый проект Вы удачно сделали и зашили в контроллер. Что дальше?

Для освоения периферии мне очень помогли примеры использования MSP430 от TI, ранее упомянутые в статье. Много примеров и проектов есть в книге "рекомендации по применению" от КОМПЭЛ.

Раздел на форуме по MSP430

Если вы решили сами собрать программатор для MSP430, то я рекомендую зарегистрироваться на сайте TI с указанием своего реального номера телефона и может быть даже выдуманным местом работы.

Заказать в качестве бесплатных образцов следующие компоненты:
-   MSP430F1222IDW корпус soic
-   MSP430F1232IDW корпус soic
-   преобразователь COM-usb tusb3410 (для bsl программатора)
-   стабилизатор reg104-3.3 в корпусе SOT223-5

Привезут в течении недели, возможно перед этим позвонят и спросят на русском языке зачем Вам это необходимо. Тут уж каждый сам за себя. Придумывайте что хотите. Как привезут, позвонят еще раз из службы доставки. Именно поэтому должен быть правильный телефон и адрес.

Скачать файлы к статье

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Программатор JTAG LPT-FET
U2	ИС буфера, драйвера	SN74HC244	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T1	Биполярный транзистор	BC846	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
С6	Конденсатор	0.1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1-R5, R12, R15--R17, R19	Резистор	33 кОм	10		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R6	Резистор	82 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R7-R9	Резистор	330 Ом	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R18	Резистор	3.3 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Разьем	DB25-MALE	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Разьем для подключения к программируемой схеме		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	BSL программатор
	Линейный регулятор	REG104-33	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U2	ИС USB интерфейса	TUSB3410	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U5	Микросхема	24LC1281/SN	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
С6	Конденсатор	1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
С9, С10	Конденсатор	33 пФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
С11, С12, С15	Конденсатор	0.1 мкФ	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Электролитический конденсатор	0.1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
Сout(1)	Электролитический конденсатор		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R17	Резистор	10 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R18	Резистор	15 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R20, R27, R28	Резистор	1.5 кОм	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R21, R22	Резистор	33 Ом	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R25	Резистор	470 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R31	Резистор	47 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
Q2	Кварцевый резонатор	12 МГц	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
Jp1	Джампер		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
J1	Разьем микро-USB		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Микроконтроллер
• MSP430