MSP430 | это... Что такое MSP430? (original) (raw)
MSP430.
MSP430 — семейство 16-разрядных микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments».
Содержание
- 1 История создания и особенные характеристики
- 2 Система команд MSP430
- 3 Мнемоника эмулируемых команд
- 4 Ссылки
История создания и особенные характеристики
Первый контроллер с аббревиатурой MSP430 появился в 1999 году. При разработке контроллера инженеры «TI» постарались создать контроллер с базисом, наследующим легендарную архитектуру процессора 70-х—80-х годов PDP-11, и им это удалось. В результате появился RISC-контроллер с системой команд, близкой к PDP-11.
Ядро MSP430 16-битное; систему команд постарались сделать максимально ортогональной с разнообразными способами адресации. Ортогональность системы команд означает, что в качестве операндов в любой команде можно использовать не только регистры общего назначения, но и ячейки основного ОЗУ и константы.
В момент рождения семейства основной упор был сделан на снижение энергопотребления. Однако с тех пор экономия энергии стала идеей-фикс электронной техники и MSP430 активно теснят на этом пьедестале другие производители со своими архитектурами.
Ключевым отличием и «визитной карточкой» семейства MSP430 является возможность тактировать любой модуль периферии асинхронно от ядра. В подавляющем большинстве однокристальных микроконтроллеров периферия синхронна с ядром (за исключением таймера часов реального времени). Такая особенность позволяет гибко управлять скоростью (а значит и потреблением) каждого модуля.
Система команд MSP430
MSP430 имеет фоннеймановскую архитектуру, с единым адресным пространством для команд и данных. Память может адресоваться как побайтово, так и пословно. Порядок хранения 16-разрядных слов — от младшего к старшему (англ. little-endian).
Процессор содержит 16 16-разрядных ортогональных регистров. Регистр R0 используется как программный указатель (англ. Program Counter - PC), регистр R1 как указатель стека (англ. Stack Pointer - SP), регистр R2 как регистр статуса (англ. Status Register - SR), а R3 как специальный регистр именуемый генератор констант (англ. Constant Generator - CG), R2 также может использоваться в качестве генератора констант. Генератор констант используется для сокращения общей длины команды вследствие неявного представления константы в коде операции. Регистры с R4 по R15 используются как регистры общего назначения.
Набор инструкций очень простой и представлен 27 инструкциями, 24 эмулированными инструкциями. Инструкции имеют как 8-битную (байт), так и 16-битную (слово) форму обработки операндов. Бит B/W управляет этим признаком.
MSP430 система команд
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | Команда |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | opcode | B/W | As | register | Однооперандные команды | ||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | B/W | As | register | RRC Вращение вправо через перенос | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | As | register | SWPB Обмен байтов | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | B/W | As | register | RRA Вращение вправо арифметическое | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | As | register | SXT Расширение знака байта до слова | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | B/W | As | register | PUSH Опустить операнд в стек | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | As | register | CALL Вызов подпрограммы; сохранить PC в стеке и загрузить PC новым значением | ||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | RETI Возврат из прерывания; Извлечь SR и PC из стека |
| 0 | 0 | 1 | условие | 10-бит знаковое смещение | Условный переход; PC = PC + 2×offset | |||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 10-бит знаковое смещение | JNE/JNZ Переход если не_равно/не_ноль | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JEQ/JZ Переход если равно/ноль | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 10-бит знаковое смещение | JNC/JLO Переход если не_перенос/меньший | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JC/JHS Переход если перенос/больший | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 10-бит знаковое смещение | JN Переход если отрицательный | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JGE Переход если больше_или_равно | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 10-бит знаковое смещение | JL Переход если больше | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JMP Переход (непосредственный) | |||||||||
| opcode | source | Ad | B/W | As | destination | Двух операндная арифметика | ||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | MOV Переслать источник в приемник | |||||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | ADD Прибавить источник к приемнику | |||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | ADDC Прибавить источник_и_перенос к приемнику | |||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | SUBC Вычесть источник из приемника (с переносом) | |||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | SUB Вычесть источник из приемник | |||||||
| 1 | 0 | 0 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | CMP Сравнить (операцией вычитания) источник с приемником | |||||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | DADD Decimal Десятичное сложение источника и приемника (с переносом) | |||||||
| 1 | 0 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | BIT Проверка битов (операцией AND) источника и приемника | |||||||
| 1 | 1 | 0 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | BIC Битовая очистка (dest &= ~src) | |||||||
| 1 | 1 | 0 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | BIS Битовая установка (logical OR) | |||||||
| 1 | 1 | 1 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | XOR Исключающее или источника с приемником | |||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | AND Логический AND источника с приемником (dest &= src) |
Все инструкции 16-битные. 4 способа адресации операнда, определены в 2 битах как As поле.
Поле As— Регистровый, индексный, косвенный-регистровый, косвенно-регистровый с пост декрементом. Поле Ad определяет два способа адресации — регистровый и индексный.
MSP430 Режим адресации
| As | Регистр | Синтаксис | Описание |
|---|---|---|---|
| 00 | n | R_n_ | Регистровый. Операнд содержимое одного из регистров из R_n_. |
| 01 | n | x(R_n_) | Индексный. Операнд находится в памяти по адресу R_n_+x.X-слово находится после текущей команды. |
| 10 | n | @R_n_ | Косвенный регистровый. Операнд находится в памяти по адресу, который содержится в регистре R_n_. |
| 11 | n | @R_n_+ | Косвенный регистровый с автоинкрементом. В зависимости от значения разряда B/W значение регистра R_n_ увеличивается после выполнения операции на 1 или 2. |
| Режимы адресации при использовании R0 (PC) | |||
| 01 | 0 (PC) | LABEL | Относительный(символьный). x(PC) Операнд в памяти по адресу PC+x. |
| 11 | 0 (PC) | #x | Непосредственный. @PC+ Адрес операнда из х-слова находящегося после текущей команды. |
| Использование R2 (SR) и R3 (CG), специальный способ декодирования | |||
| 01 | 2 (SR) | &LABEL | Абсолютный. Операнд в памяти по адресу взятому из x. |
| 10 | 2 (SR) | #4 | Константа 4. |
| 11 | 2 (SR) | #8 | Константа 8. |
| 00 | 3 (CG) | #0 | Константа 0. |
| 01 | 3 (CG) | #1 | Константа 1. при байтовых операциях. |
| 10 | 3 (CG) | #2 | Константа 2. |
| 11 | 3 (CG) | #-1 | Константа −1 или 0xFFFF. |
Мнемоника эмулируемых команд
Другие команды, поддерживаемые ассемблером MSP430, образуются из основных и именуются эмулируемыми (способ получения — в скобках). Общее число поддерживаемых ассемблером эмулируемых команд — 24.
CLRZ - очистка флага Z регистра состояния процессора (PSW) ( BIC #2,SR ) CLRN - очистка флага N регистра состояния процессора (PSW) ( BIC #4,SR ) CLRC - очистка флага C регистра состояния процессора (PSW) ( BIC #1,SR )
SETZ - установка флага Z регистра состояния процессора (PSW) ( BIS #2,SR ) SETN - установка флага N регистра состояния процессора (PSW) ( BIS #4,SR ) SETC - установка флага C регистра состояния процессора (PSW) ( BIS #1,SR )
EINT - разрешение прерываний ( BIC #8,SR ) DINT - запрещение прерываний ( BIS #8,SR )
CLR dst - очистка операнда ( MOV #0,dst ) TST dst - проверка операнда на ноль ( CMP #0,dst ) INV dst - инвертирование битов операнда ( XOR #-1,dst )
ADC dst - прибавление переноса к операнду ( ADDC #0,dst ) DADC dst - десятичное сложение переноса с получателем ( DADD #0,dst ) SBC dst - вычитание переноса из операнда ( SUBC #0,dst)
INC dst - инкремент операнда ( ADD #1,dst ) DEC dst - декремент операнда ( SUB #1,dst ) INCD dst - увеличение на 2 операнда ( ADD #2,dst ) DECD dst - уменьшение на 2 операнда ( SUB #2,dst )
RLA dst - сдвиг влево операнда, флаг переноса заполняется из старшего бита, а младший бит результата -0 ( ADD dst,dst ) RLC dst - сдвиг влево операнда с использование переноса ( ADDC dst,dst )
RET - возврат из подпрограммы ( MOV @sp+,pc )
POP dst - извлечение операнд из стека ( MOV @sp+,dst )
BR dst - переход в программе используя операнд ( MOV dst,pc)
NOP - нет операции ( MOV r3,r3 ) имеются и другие возможные операции для формирования задержки выполнения программного кода
Примечание: приведена форма записи команд без указания на тип операндов байт/слово.
Поддерживаемый формат команд ассемблером в мнемонике имеет указание на тип обрабатываемых данных.
- Официальная страница MSP430 на сайте Texas Instruments
- Форум по микроконтроллерам MSP430
- Семейство микроконтроллеров MSP430x1xx: руководство пользователя.
- Семейство микроконтроллеров MSP430x4xx: руководство пользователя.
- MSP430 примеры применения
Компиляторы и ассемблеры
- VisSim/ECD позволяет быстро создать прототип для контроля приложений управляется DSP от Texas Instruments. Для MSP430, VisSim нужно только 740 байт FLASH и 64 байт ЗУПВ для небольших закрытых модуляцией ширины импульса петля (PWM) системы.
- AQ430 Среда разработки для MSP430Fxxxx микроконтроллеров
- CrossWorks С-компилятор MSP430
- компилятор GCC для MSP430 (Свободный C-компилятор)
- HI-TECH C-компилятор для MSP430
- IAR С-компилятор для TI MSP430 фирмы IAR Systems
- C-компилятор фирмы ImageCraft
- ForthInc Forth-компилятор
- MPE Forth-компилятор
- naken430asm - ассемблер, дизассемблер, симулятор для 430 серии, Windows, MacOS, Linux
- energia - форк arduino IDE, позволяющие программировать в стиле arduino
Эмуляторы
Полезные ссылки
- Русский форум разработчиков электронной аппаратуры
- MSP430 Руководство пользователя
- Texas Instruments Embedded Processors Wiki
 Микроконтроллеры |
|
|---|---|
| Архитектура | 8-бит MCS-51 • MCS-48 • PIC • AVR • Z8 • H8 • COP8 • 68HC08 • 68HC11 16-бит MSP430 • MCS-96 • MCS-296 • PIC24 • MAXQ • Nios • 68HC12 • 68HC16 32-бит ARM • MIPS • AVR32 • PIC32 • 683XX • M32R • SuperH • Nios II • Am29000 • LatticeMico32 • MPC5xx • PowerQUICC • Parallax Propeller |
| Производители | Analog Devices • Atmel • Silabs • Freescale • Fujitsu • Holtek • Hynix • Infineon • Intel • Microchip • Maxim • Parallax • NXP Semiconductors • Renesas • Texas Instruments • Toshiba • Ubicom • Zilog • Cypress |
| Компоненты | Регистр • Процессор • SRAM • EEPROM • Флеш-память • Кварцевый резонатор • Кварцевый генератор • RC-генератор • Корпус |
| Периферия | Таймер • АЦП • ЦАП • Компаратор • ШИМ-контроллер • Счётчик • LCD • Датчик температуры • Watchdog Timer |
| Интерфейсы | CAN • UART • USB • SPI • I²C • Ethernet • 1-Wire |
| ОС | FreeRTOS • μClinux • BeRTOS • ChibiOS/RT • eCos • RTEMS • Unison • MicroC/OS-II • Nucleus |
| Программирование | JTAG • C2 • Программатор • Ассемблер • Прерывание • MPLAB • AVR Studio • MCStudio |