Launchpad app教程之Launchpad口袋實驗平臺使用手冊免費下載

　　自 TI 推出超低功耗 MSP430 單片機以來，MSP430 憑借其優(yōu)越的性能，豐富的外設(shè)，易于上手的特性備受業(yè)內(nèi)工程師的歡迎。超高性價比 Value Line 系列的橫空出世，使得 MSP430 在性價比上更具有其他單片機無法比擬的優(yōu)勢。

　　TI 中國大學(xué)計劃一直致力于將 TI 先進技術(shù)，高性能器件推廣到高校中。近幾年更是加大在單片機與模擬大學(xué)計劃上的投入，在相關(guān)教學(xué)改革，學(xué)生創(chuàng)新與競賽等方面加強與大學(xué)的合作。2012 年 TI 中國大學(xué)計劃開始與全國各高校合作成立基于 MSP430G2 Launchpad 的口袋實驗室，使得學(xué)生對單片機以及電路的入門學(xué)習(xí)不再局限在實驗室，做到“一人一板，隨時學(xué)習(xí)”，這一概念也受到廣大師生的歡迎和好評。

　　在實踐的過程中， 由于 G2 Launchpad 自帶的硬件資源較少，而 MSP430G2553 的集成外設(shè)相當(dāng)豐富（ADC， Timer， Comparator， Touch Key， SPI， I2C， UART， 等）， 為了學(xué)習(xí)到每一個外設(shè)，老師和同學(xué)們投入了相當(dāng)多的精力和時間來開發(fā)對應(yīng)的外圍模塊來完整的學(xué)習(xí) MSP430G2553。其中，青島大學(xué)傅強和楊艷老師在開展口袋實驗室教學(xué)的過程中上積累了大量的經(jīng)驗，開發(fā)了一系列外圍模塊，為了向更多的兄弟院校以最簡單便捷的方式推廣他們的成功案例，TI 中國大學(xué)計劃與兩位老師共同設(shè)計開發(fā)了一套 G2 全功能迷你擴展板，作為 TI MCU 生態(tài)系統(tǒng)的一個組成部分：在和 Launchpad 同等大小的 PCB 上，集成了多款 TI 模擬和數(shù)字器件來提供聲、光、電相結(jié)合的實驗，集學(xué)習(xí)性與趣味性于一體。這套實驗板卡和配套材料一方面繼承口袋實驗室的理念——所有實驗都可以脫離實驗室完成，另一方面，將單片機和模擬器件完美的結(jié)合在一起，通過該迷你擴展板，不僅可以學(xué)習(xí)到 MSP430 的所有外設(shè)，還可以學(xué)習(xí)基本的模擬知識和系統(tǒng)設(shè)計方法，可謂一舉多得。

　　MSP-EXP430G2 LaunchPad （以下簡稱 G2）是 TI 公司推出的 1 款 MSP430 開發(fā)板，它提供了具有集成仿真功能的 14/20 引腳 DIP 插座目標(biāo)板，可通過 Spy Bi-Wire（2 線 JTAG）協(xié)議對系統(tǒng)內(nèi)置的 MSP430 超值系列器件（G 系列）進行快速編程和調(diào)試。

　　MSP-EXP430G2 價格極具親和力，特別適用于在校學(xué)生單片機入門學(xué)習(xí)之用。受 TI 中國大學(xué)計劃部委托，特別設(shè)計了 1 款 MSP-EXP430G2 口袋實驗平臺擴展板。該擴展板基于 MSP430G2553 單片機設(shè)計，面積與 MSP-EXP430G2 大小相等，兩者對插后可為 G2 提供豐富的實驗外設(shè)。

　　本書編寫的初衷是為擴展板編寫實驗教程，換句話說，書是擴展板的衍生品。但隨著編寫工作的深入，對于本書的定性和理解發(fā)生了重大變化。關(guān)于 G2 的定位，應(yīng)該是針對單片機入門學(xué)生的，如果僅拋出一個個孤立的實驗，“顯擺”單片機和擴展板有多能耐，是不能真正幫助學(xué)生入門的。所以，最終書是引領(lǐng)單片機入門學(xué)習(xí)的主線，擴展板幾經(jīng)修改后成為輔助教學(xué)的得力工具。

　　第 1 章為擴展板的硬件原理介紹。這一章最重要的知識是關(guān)于電源單元的一番討論，包含耦合干擾、濾波、去耦、地線沖突等諸多知識。而其他硬件單元僅為概括性的闡述，在本書后面的章節(jié)里會有更詳細(xì)的論述。

　　第 2 章為 CCS 軟件的使用。大多數(shù)教程對于單片機開發(fā)軟件的安裝使用，僅限于“自古華山一條路”的教法，完全建立在沒有任何意外和“創(chuàng)意”的情況下。人不是機器，人會犯各種錯誤，會迸發(fā)各種靠譜不靠譜的創(chuàng)意，如果為了一個小小的軟件問題困擾幾天，僅有的一點學(xué)習(xí)激情將耗盡。所以在 CCS 軟件使用章節(jié)的最后，專門開辟一節(jié)常見問題解答，將自己遇到過的，學(xué)生問過的各種軟件問題集中起來解答。

　　第 3 章為基礎(chǔ)知識。單片機的學(xué)習(xí)絕沒有“XX 天學(xué)會”“XX 小時入門”的可能性，但也不是非得受過多“高等”的教育才能學(xué)。學(xué)單片機只要會一點 C 語言的皮毛就行，基礎(chǔ)知識章節(jié)就是幫助大家梳理學(xué)習(xí)單片機前需要掌握的一些知識。任何知識都不是灌輸能夠教會的，基礎(chǔ)知識也不例外，在初次學(xué)習(xí)時，能記住多少記多少，有個大概印象就行。后面學(xué)習(xí)的過程中，遇到問題，再帶著問題翻回基礎(chǔ)知識部分復(fù)習(xí)，這也是個學(xué)以致用，消化知識的過程。

　　第 4 章為系統(tǒng)時鐘。從這一章開始，將以 MSP430G2553 單片機的片內(nèi)外設(shè)為主線，講解 MSP430 單片機的原理。系統(tǒng)時鐘章節(jié)對初學(xué)者來說會有些枯燥，這章可以采用跳讀的方法學(xué)習(xí)，但最起碼需要掌握的是用調(diào)取出廠校驗參數(shù)的方法快速設(shè)定時鐘，并理解低功耗實現(xiàn)的原理。待到本書最后一章，我們將返回時鐘部分，將其徹底馴服。

　　第 5 章為 GPIO?？刂茊纹瑱C最基本的就是控制其輸入輸出口（IO），本章將介紹 MSP430 單片機 IO 的控制方法，IO 中斷的使用方法。另外還有關(guān)于經(jīng)典的上拉、下拉、圖騰柱輸出的科普知識。可以說，IO 不吃透，就不要再往下翻了。

　　第 6 章為 Timer_A 定時器。定時器是單片機中最重要的片內(nèi)外設(shè)，沒有定時器，其他花哨的外設(shè)都是浮云。Timer_A 定時器除了普通鬧鐘用途外，最拿手的兩個本領(lǐng)是捕獲脈沖邊沿和比較輸出波形。本章的重點也放在了講解捕獲和比較的實現(xiàn)原理上。本章最后，一勞永逸的將 TA 生成 PWM 寫成庫函數(shù)文件，在將來使用 PWM 的時候，事半功倍。

　　第 7 章為看門狗定時器。在大多數(shù)單片機中，看門狗定時器僅是一個“非正式”的定時器，除了看門狗復(fù)位，一般不會去用它。但在 MSP430G2 系列單片機中，由于沒有基礎(chǔ)定時器（Basic Timer），看門狗定時器就擔(dān)當(dāng)起鬧鐘的職責(zé)。類似鬧鐘原理的定時節(jié)拍用法，是定時器使用的精華，本章將看門狗定時器用到了極致，通過大量的例程，讓大家深刻認(rèn)識定時器在單片機編程中的巨大作用。本章沒有學(xué)會，也不用往下翻了，先安心、耐心、細(xì)心的 “養(yǎng)好”那只忠誠、可靠、能干的看門狗吧。

　　第 8 章為電容觸摸章節(jié)。電容觸摸屬于比較花哨的內(nèi)容，其實質(zhì)是通過 Timer_A 的計數(shù)功能和看門狗的定時功能相結(jié)合而實現(xiàn)的。本章相當(dāng)于是對前面章節(jié)知識的一個總結(jié)，請在本章停下來，稍事休整和總結(jié)。覺得自己真的有所心得，準(zhǔn)備好了，再開始新的征程。

　　第 9 章為串行通信原理。本章內(nèi)容既不包括 MSP430G2553 單片機的片內(nèi)外設(shè)，也不含任何一行代碼，而是從科普角度介紹串行通信的原理。本章沒有什么內(nèi)容是必須掌握的，能夠領(lǐng)悟串行通信的思想最好，不能領(lǐng)悟就當(dāng)成字典以便將來翻看查找也行。

　　第 10 章為 USCI_UART 章節(jié)。本章主要介紹如何用 CCS 輔助初始化 UART 異步串行通信模塊，如何通過 UART 與上位機通信從而實現(xiàn)人機交互。本章代碼中，理解 FIFO 的原理和使用是亮點，需很好的掌握。

　　第 11 章為 USCI_SPI 章節(jié)。本章的內(nèi)容包括兩個部分，一是如何真正用上硬件 SPI 模塊，為其編寫庫函數(shù)文件。二是 SD 卡的初始化、讀扇區(qū)、寫扇區(qū)原理，以及為其編寫庫函數(shù)文件。硬件 SPI 的使用上，與硬件 UART 有很大區(qū)別，需要用庫函數(shù)封裝起來才能用起來順手。像 SD 卡這種外設(shè)，說明書“規(guī)定”怎么操作，就得怎么操作，沒有什么神乎其技的刀法在里面。SD 內(nèi)容比較多，但都是依照操作時序按部就班來就行，也是需要封裝成庫函數(shù)才好使用，都是一勞永逸的事。

　　第 12 章為 USCI_I2C 章節(jié)。本章的內(nèi)容也包含兩個部分，一是如何真正用上硬件 I2C 模塊，為其編寫庫函數(shù)文件。二是基于 I2C 接口的 IO 擴展芯片 TCA6416A 的使用。硬件 I2C 模塊要真正用起來，比 SPI 還要復(fù)雜一點，必須封成庫函數(shù)才能用。至于 TCA6416A 則是調(diào)取 I2C 庫函數(shù)，按說明書時序操作就行，同樣要再次封裝成 TCA6416A 的庫函數(shù)。在學(xué)完 TCA6416A 后，擴展板的功能才算是被“激活”，按鍵和顯示單元才能談怎么用。

　　第 13 章為軟件串行通信章節(jié)。在任何情況下，都可以使用軟件方法來模擬串行通信，這里面飽含“我命由己不由天”的英雄氣概。對于硬件 SPI 和硬件 I2C 的庫函數(shù)文件，想要看明白想明白其實是很不容易的。這是因為，半硬半軟的庫函數(shù)受硬件掣肘頗多，庫函數(shù)在編寫過程中常有憋屈的感覺。而純軟件編寫串行通信庫函數(shù)，反倒感覺一氣呵成，條理清楚。學(xué)完本章之后，再返工去看硬件 SPI 和 I2C 章節(jié)，一定會有新的認(rèn)識。

　　第 14 章為 LCD 段式液晶章節(jié)。本章分為 LCD 頂層庫函數(shù)和 LCD 硬件驅(qū)動 HT1621 函數(shù)兩個部分。已知顯示內(nèi)容的情況下，如何計算出控制 LCD 顯示的“顯存”數(shù)據(jù)是一個難點。耐心、細(xì)心再加上手指頭腳趾頭一定可以算出來的！這部分內(nèi)容來不得半點跳讀，你騙書，書就騙你。單看 HT1621 的說明書，不過是按時序進行控制。但擴展板上是用 I2C 協(xié)議的擴展 IO 間接控制 HT1621，一想到這里，別說是 CPU，人腦子都要當(dāng)機了。其實無論是用什么類型的 IO 進行控制，我們都可以編寫與硬件無關(guān)的 HT1621 庫函數(shù)文件，這就是硬件隔離的編程思想。學(xué)會如何通過 TCA6416A 間接控制 HT1621，再控制 LCD 顯示，就像打通了任督二脈，以后多復(fù)雜的控制程序都會不在話下。

　　第 15 章為存儲器章節(jié)。儲存器是單片機系統(tǒng)的重要組成部分，本章相當(dāng)于是對各種存儲器原理做一個綜述，本身與 MSP430 單片機無關(guān)，也不包含任何一行代碼。當(dāng)做科普來閱讀，對存儲器有個比較宏觀的了解，對入門后的學(xué)習(xí)會大有裨益。

　　第 16 章為 Flash 控制器章節(jié)。MSP430 全系列單片機都提供了 Flash 控制器，可以實現(xiàn)程序運行中，擦寫 Flash ROM，這意味著可將 Flash ROM 作為掉電不失存儲器來使用。這章內(nèi)容不涉及其他模塊知識，主要就是按“規(guī)定”操作寄存器，用數(shù)組搬運數(shù)據(jù)而已。編寫 Flash 庫函數(shù)文件可以方便使用這一片內(nèi)外設(shè)。

　　第 17 章為 Comparator_A 比較器章節(jié)。乍看這個章節(jié)的內(nèi)容時，還以為標(biāo)題寫錯了，怎么都覺得是在寫模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 的。沒錯，比較器實際就是構(gòu)成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心器件。本章的前半部分都是談如何用比較器實現(xiàn) ADC 的原理，后半部分是介紹一種只用一個比較器就能實現(xiàn)的 Slope 型 ADC。最后，配以一個生動有趣的例程，展示 Slope 型 ADC 性能的同時，學(xué)習(xí)代碼移植的方法。

　　第 18 章為模數(shù)轉(zhuǎn)換器章節(jié)。本章也是科普章節(jié)，內(nèi)容多且有一定難度。如果只是想要 ADC 出數(shù)，大可不必看這一章。但是要想用好 ADC，本章內(nèi)容還只是拋了塊板磚，ADC 采樣的知識需要不斷在實踐中積累。本章最后給出了單極性 ADC 采集雙極性信號的方法，有必要重點掌握。

　　第 19 章為 ADC10 章節(jié)。有了前兩章的濃墨鋪墊，本章的內(nèi)容顯得輕松愜意。片內(nèi) ADC的使用通常都非常簡單，就是“吱一聲”的事。最后，本章借溫度傳感器采樣的例程，介紹了如何從 CCS Example 中移植修改代碼。

　　第 20 章為 PWM 波形合成與雙極性信號采樣章節(jié)。從這章開始，進入了綜合實驗部分。雖然在前面的 Timer_A 章節(jié)已經(jīng)介紹了 PWM 是什么，但是只有經(jīng)過本章的學(xué)習(xí)，才能真正領(lǐng)悟 PWM 的精髓。相信會給大家?guī)砣碌氖斋@。

　　第 21 章為 DAC 與 AWG 章節(jié)。對于初學(xué)者來說，ADC 和 DAC 就像是單片機學(xué)習(xí)的雙槍一樣，少了 DAC 好像人生都不完美了。但是 DAC 到手后拿來干什么是個問題，本章用 AWG 任意波形發(fā)生器的例子展示了 DAC 的非凡魅力，大家看完這章后對于擴展板上不到半粒米大小的 DAC8411 肯定會刮目相看。為了讓沒有示波器的同學(xué)也能共享“發(fā)展成果”，特別加了音頻功率放大器，來驅(qū)動喇叭，如果從 TF 卡中讀取音頻文件來生成 AWG，那么喇叭就可以播放音樂了。

　　第 22 章為自校準(zhǔn) DCO 章節(jié)。對于 MSP430G2553 的學(xué)習(xí)，是從系統(tǒng)時鐘開始的，最后又回到時鐘上去。出廠時，MSP430G2553 單片機的 DCO 校準(zhǔn)了 1/8/12/16MHz 四個頻率點。當(dāng)我們學(xué)成歸來之時，投桃報李，還以顏色，校準(zhǔn)任意頻率點，而且精度高于出廠校準(zhǔn)，為本書的學(xué)習(xí)劃上完美的句號。