msp430 IO实验报告

Msp430单片机第一次实验报告

1. IO实验——LED跑马灯

实验目的：本实验作为学习入门实验，介绍了如何操作MSP430的IO口。实验控制开

发版上的三个LED灯延时闪烁。本实验采用三种方法，第一种是直接找到相关寄存器的地址，然后向其写入值。这种方法与平台无关。介绍这种方法只是使我们的理解更为透彻；第二种方法采用传统的单片机编程模式，调用msp430f6638.h包含芯片相关的头文件；第三种方法采样调用TI driverlib库的函数。通过三种方法，我们可以对比C语言编程效率。

1.1 实验原理

开发板上的3个LED灯和IO口的对应关系如下：

LED_YELLOW——P4.1 LED_GREEN——P4.2 LED_RED——P4.3

从MSP430F6638的芯片手册中找到，与P4端口相关的寄存器地址信息：

如表1-1 所示，P4 端口的基地址为0x0220,要完成该实验，只需要设置两个相关寄存

器。P4OUT 和P4DIR。P4DIR 为方向寄存器，P4OUT 为数据输出寄存器。从图一可以知道，P4OUT 和P4DIR 的偏移地址分别为0x03 和0x05。

这两个寄存器的地址我们采用“基地址+偏移地址”的方式来表示。

#define P4DIR (*((volatile unsigned char*)(P3P4_BASE_Address + 0x05)))

#define P4OUT (*((volatile unsigned char*)(P3P4_BASE_Address + 0x03)))

1.2 实验步骤

(1)将PC 和板载仿真器通过USB 线相连；

(2) 打开CCS 集成开发工具，选择Project->Import Existing CCS Eclipse Project，导入

MSP430F6638_DemoV2.0\1.LED\MSP430F6638_LED01 或者

MSP430F6638_DemoV2.0\1.LED\MSP430F6638_LED02 或者

MSP430F6638_DemoV2.0\1.LED\MSP430F6638_LED03 工程；

(3)选择对该工程进行编译链接，生成.out 文件。然后选择，将程序下载

到实验板中。程序下载完毕之后，可以选择全速运行程序，也可以选择

单步调试程序，选择F3 查看具体函数。也可以程序下载之后，按下，

软件界面恢复到原编辑程序的画面。再按下实验板的复位键，运行程序。（调试方式下的全速运行和直接上电运行程序在时序有少许差别，建议上电运行程序）。

1.3 实验现象

开发板上3 个LED 定时翻转，实现闪烁的效果。

1.4 关键代码分析

实验1：

#define P3P4_BASE_Address 0x0220

#define BIT1 (0x0002)

#define BIT2 (0x0004)

#define BIT3 (0x0008)

#define P4DIR (*((volatile unsigned char*)(P3P4_BASE_Address + 0x05))) #define P4OUT (*((volatile unsigned char*)(P3P4_BASE_Address + 0x03)))

void main(void)

{

volatile unsigned int i;

volatile unsigned int count=0;

P4DIR |= BIT1 + BIT2 + BIT3; // P4.1,P4.2,P4.3 set as output

while(1) // continuous loop

{

P4OUT ^= BIT1 + BIT2 + BIT3; // XOR P4.1,P4.2,P4.3 for(i=50000;i>0;i--); // Delay

}

}

实验2：

#include

void main(void)

{

volatile unsigned int i;

volatile unsigned int count=0;

WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; // Stop WDT

P4DIR |= BIT1 + BIT2 + BIT3; // P4.1,P4.2,P4.3 set as output

while(1) // continuous loop

{

P4OUT ^= BIT1 + BIT2 + BIT3; // XOR P4.1,P4.2,P4.3 for(i=20000;i>0;i--); // Delay

}

}

实验三：

#include"inc/hw_memmap.h"

#include"driverlib/5xx_6xx/gpio.h"

#include"driverlib/5xx_6xx/wdt.h"

void main (void)

{

volatile unsigned int i;

WDT_hold(__MSP430_BASEADDRESS_WDT_A__);//Stop WDT

GPIO_setAsOutputPin(__MSP430_BASEADDRESS_PORT4_R__,

GPIO_PORT_P4,

GPIO_PIN1 + GPIO_PIN2 + GPIO_PIN3

);//P4.x output

while(1)

{

for(i=20000;i>0;i--); // Delay

GPIO_setOutputLowOnPin(

__MSP430_BASEADDRESS_PORT4_R__,

GPIO_PORT_P4,

GPIO_PIN1 + GPIO_PIN2 + GPIO_PIN3

);

for(i=20000;i>0;i--); // Delay

GPIO_setOutputHighOnPin(

__MSP430_BASEADDRESS_PORT4_R__,

GPIO_PORT_P4,

GPIO_PIN1 + GPIO_PIN2 + GPIO_PIN3

);//Set all P4 pins HI

}

// //Enter LPM4 w/interrupts enabled

// __bis_SR_register(LPM4_bits + GIE);

//

// //For debugger

// __no_operation();

}

1.5 思考题

(1)MSP430 的IO口都具备哪些功能？

答：GPIO是MCU与外界交互的重要途径，它具有如下的特性：1.可以独立控制每个GPIO口的方向（输入/输出模式）2.可以独立设置每个GPIO的输出状态（高/低电平）；3.所有GPIO口在复位后都有个默认方向（或输入输出）。GPIO接口类型丰富，P1和P2具有输入输出、中断和外部模块功能，这些功能可以通过他们各自9个控制寄存器的设置来实现。

(2)与IO 口相关的寄存器有哪些？

答：MSP430各种端口有大量的控制寄存器供用户操作。最大限度提供了输入/输出的灵活性。方向寄存器：PxDIR：Bit=1，输出模式；Bit=0，输入模式。

输入寄存器：PxIN，Bit=1，输入高电平；Bit=0，输入低电平。

输出寄存器：PxOUT，Bit=1，输出高电平；Bit=0，输出低电平。

上下拉电阻使能寄存器：PxREN，Bit=1，使能；Bit=0，禁用。

功能选择寄存器：PxSEL，Bit=0，选择为I/O端口；Bit=1，选择为外设功能。

驱动强度寄存器：PxDS，Bit=0，低驱动强度；Bit=1，高驱动强度。

中断使能寄存器：PxIE，Bit=1，允许中断；Bit=0，禁止中断。

中断触发沿寄存器：PxIES，Bit=1，下降沿置位，Bit=0：上升沿置位。

中断标志寄存器：PxIFG，Bit=0：没有中断请求；Bit=1：有中断请求。

2.IO实验--按键输入与中断

2.1 实验介绍

本实验通过中断的方式演示了按键的操作。与查询方式相比，中断按键具有响应速度快，占用MCU 资源少的优点。

2.2 实验目的

(1) 熟悉CCS 开发环境的使用；

(2) 了解MSP430 的中断系统；

(3) 掌握MSP430 的中断编程方法。

2.3 实验原理

开发板上的按键和MCU 的IO 口对应关系如下：

P2.6---KEY1 P2.7---KEY2

开发板上三个LED 灯和MCU 的IO 口对应关系如下：

与查询按键方式相比，中断方式用到了两个新的寄存器：PxIE 和PxIFG。

PxIE---中断使能寄存器

PxIFG---中断标志寄存器

中断函数的写法：

在MSP430 中，用扩展关键字来__interrupt 来表明该函数为中断函数。

__interrupt void port_2(void)；

语法：interrupt void 函数名（）或者Interrupt【中断向量】void 函数名（）

参数：中断函数没有参数。中断函数需要指定中断向量。

返回：中断返回一般是void，没有返回值。

2.4 实验步骤

(1) 将PC 和板载仿真器通过USB 线相连；

(2) 打开CCS 集成开发工具，选择Project->Import Existing CCS Eclipse Project，导入

MSP430F6638_DemoV2.0\2.Key_interrupt\MSP430F6638_Key_interrupt 文件夹中的

工程；

(3)选择对该工程进行编译链接，生成.out 文件。然后选择，将程序下载

到实验板中。程序下载完毕之后，可以选择全速运行程序，也可以选择

单步调试程序，选择F3查看具体函数。也可以程序下载之后，按下，软件界面恢复到原编辑程序的画面。再按下实验板的复位键，运行程序。（调试方式下的全速运行和直接上电运行程序在时序有少许差别，建议上电运行程序）。

2.5 实验现象

按下开发板上的按键，产生一个中断请求，在中断服务函数中，点亮对应的LED灯。

2.6 关键代码分析

实验1：

#include"msp430f6638.h"

void interrupt_key(void);

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; // Stop WDT

interrupt_key();

}

void interrupt_key(void)

{

P4DIR |= BIT1+BIT2+BIT3; // P4.1,P4.2,P4.3 set as output

P4OUT &=~(BIT1+BIT2+BIT3); // set led off

P2IE |= BIT6+BIT7; // enable P2.6 ,P2.7 interrupt

P2IFG &= ~(BIT6+BIT7); // clean interrupt flag

__enable_interrupt(); // enable interrupt

while(1);

}

// PORT2 interrupt service routine

#pragma vector=PORT2_VECTOR

__interrupt void port_2(void)

{

__delay_cycles(5000); // disappears shakes

if(P2IN & BIT6){ // disappears shakes

P4OUT ^= BIT1+BIT2+BIT3; //

XOR P4.1,P4.2,P4.3

P2IFG &=~(BIT6+BIT7); // clean interrupt flag

}

}

2.7 思考题

（1）如何定义一个MSP430 的中断函数？

答：汇编语言程序例子：

#pragma vector=TIMERA0_A0_VECTOR

__interrupt void Timer_A(void)

{

P5OUT^=0x02;

CCR0+=50000;

}

TIMERA0_VECTOR是TA的CCR0中断矢量地址，不同的中端服务有不同的地址。

(2)在中断服务程序中，为什么要清除中断标志位？

答：中断标志位为1表示有中断请求，中断标志位为0表示没有中断请求，在中断服务程序的

最后加上清除中断标志位的语句表示一次中断执行完了，为下一个新的中断信号产生做准

备。

(3)MSP430 单片机与IO 中断相关的寄存器有哪些？

答：中断使能寄存器：PxIE，Bit=1，允许中断；Bit=0，禁止中断。

中断触发沿寄存器：PxIES，Bit=1，下降沿置位，Bit=0：上升沿置位。

中断标志寄存器：PxIFG，Bit=0：没有中断请求；Bit=1：有中断请求。

3.IO实验--按键消抖

3.1 实验介绍

按键是电子产品中的一个常用器件。通常的按键所用的开关为机械开关，当机械触点

断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，

在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产

生这种现象而采取的措施就是按键消抖。

3.2 实验目的

(1) 掌握按键的工作原理；

(2) 了解按键抖动产生的原因；

(3) 掌握按键去抖动的方法。

3.3 实验原理

按键和MCU 连接有两种方式：(1) Pull-UP (2) Pull-DOWN

Pull-up 连接方式：在按键没有按下的时候，MCU 相应的管脚为低电平。按键按下时，MCU 的管脚连接到VCC，此时为高电平。

Pull-down 连接方式：在按键没有按下的时候，MCU 相应的管脚为高电平。按键按下时，MCU 的管脚连接到地，此时为低电平。

按键按下的前后存在一个抖动的时间。

抖动时间：

抖动的时间长短由机械按键特性决定，一般为5ms~10ms。按键闭合时间的长短则由操作人员的按键动作决定，一般为零点几秒到数秒。按键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保MCU 对按键的一次闭合仅作一次处理，必须去除按键抖动。在按键闭合稳定时读取键的状态，并且必须判断到按键释放稳定后再作处理。

消抖方法：按键的消抖，可用硬件的方法和软件方法。

硬件消抖：

在键数较少时可用硬件方法消除抖动。下图所示的RS 触发器为常用的硬件去抖。

图中两个“与非”门构成一个RS 触发器。当按键未按下时，输出为1;当键按下时，

输出为0。此时即使用按键的机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），只要按键不返回原始状态A，双稳态电路的状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动的波形。也就是说，即使B 点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS 触发器的工作过程很容易得到验证。

另一种硬件消抖的方法利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可实现硬件消抖，

软件消抖：

如果按键较多，常用软件方法去抖，即检测出键闭合后执行一个延时程序，5ms～

10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms～10ms 的延时，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。还可以利用定时器中断来消抖。本实验通过软件方法消抖。

本实验中，用到如下两个函数来简单的进行消抖处理。

unsigned char Is_sw1_pressed(void);

unsigned char Is_sw2_pressed(void);

3.4 实验步骤

(1)将PC 和板载仿真器通过USB 线相连；

(2) 打开CCS 集成开发工具，选择Project->Import Existing CCS Eclipse Project，导入

\MSP430F6638_DemoV2.0\3.Key_debounce\msp430f6638_Key_debounce 文件夹中的工程；

(3) 选择对该工程进行编译链接，生成.out 文件。然后选择，将程序下载

到实验板中。程序下载完毕之后，可以选择全速运行程序，也可以选择

单步调试程序，选择F3 查看具体函数。也可以程序下载之后，按下，软件界面恢复到原编辑程序的画面。再按下实验板的复位键，运行程序。（调试方式下的全速运行和直接上电运行程序在时序有少许差别，建议上电运行程序）。

3.5 实验现象

按下按键，相应的LED 灯点亮。

3.6 关键代码分析

#include

void delay_ms(unsigned int duration);

unsigned char Is_sw1_pressed(void);

unsigned char Is_sw2_pressed(void);

void main(void)

{

volatile unsigned int i;

volatile unsigned int count=0;

WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; // Stop WDT

P4DIR |= BIT1 + BIT2 + BIT3; // P4.1,P4.2,P4.3 set as output P4OUT &= ~(BIT1 + BIT2 + BIT3); //turn off led

//Setting key port P2.6 P2.7

P2DIR &= ~(BIT6+BIT7);//setting IO for input

while(1)

{

if(Is_sw1_pressed()==1) // is key 1 pressed

{ // yes

P4OUT |= BIT1; // turn ON LED1

}

else

{ //no

P4OUT &= ~BIT1; //turn off LED1

}

if(Is_sw2_pressed()==1) // is key 2 pressed

{ // yes

P4OUT |=BIT2; // turn ON LED2

}

else

{ //no

P4OUT &= ~BIT2; //turn off LED2

}

}

}

void delay_ms(unsigned int duration)

{

unsigned int i;

for(i=0;i<5000*duration;i++){};

}

unsigned char Is_sw1_pressed(void)

{

if ((P2IN & 0x40) == 0) // is SW1 pressed?

{ //yes

delay_ms(10); // wait 10mS for debounce.

if ((P2IN & 0x40) == 0) // is SW1 still has pressed status after 10mS delay?

{ // yes, we have key press

return 1;

}

}

return 0;// if key is not pressed, return 0

}

unsigned char Is_sw2_pressed(void)

{

if ((P2IN & 0x80) == 0) // is SW1 pressed?

{ //yes

delay_ms(10); // wait 10mS for debounce.

if ((P2IN & 0x80) == 0) // is SW1 still has pressed status after 10mS delay?

{ // yes, we have key press

return 1;

}

}

return 0;// if key is not pressed, return 0

}

3.7 思考题

(1)软件消抖方法，除了采用延时以外，是否还有其它方法可以实现去抖的效果？

答：还可以用中断来检测按键。

(2) 延时函数delay_ms 延时精确吗？如果不精确，用什么方法可以达到精确的延时效

果？

答：抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms～10ms。通过调整delay_ms()

的参数可以更加精确。

(3)如果用中断来检测按键，和延时方法相比，是否更有优势？

答：中断可以通过边沿触发，在中断服务程序中把是否有键按下的信息反馈给主函数，省去了延时函数的等待过程，所以更有优势。

4.IO实验--按键输入（查询）

4.1 实验介绍

实验演示了按键的基本功能，MCU 通过检测相应I/O 的电平变化，来判断是否有按键

按下。有按键按下时，实验平台上的三个LED 点亮。松开按键的时候，LED 灯熄灭。

4.2 实验目的

(1) 掌握按键检测的原理；

(2) 掌握如何控制MSP430 的GPIO。

4.3 实验原理

(1) 当按键没有按下时：DVCC 进过两个电阻连接到MCU 的IO 口，此时MCU 相应的IO

口电平为高电平。

(2) 当按键按下时：DVCC 经过电阻R76 之后对地导通，此时MCU 相应的I/O 口电平为

低。

(3) 所以，通过检测与key1、key2 相连的两个IO 口电平状况就可以知道按键有无按下。

完成该实验，我们只需要用到3 个寄存器：PxIN、PxOUT、PxDIR。

4.4 实验步骤

(1)将PC 和板载仿真器通过USB 线相连；

(2) 打开CCS 集成开发工具，选择Project->Import Existing CCS Eclipse Project，导入

MSP430F6638_DemoV2.0\4.Key_inquiry\MSP430F6638_key_inquiry 文件夹中的工程；

(3) 选择对该工程进行编译链接，生成.out 文件。然后选择，将程序下载

到实验板中。程序下载完毕之后，可以选择全速运行程序，也可以选择

单步调试程序，选择F3 查看具体函数。也可以程序下载之后，按下，软件界面恢复到原编辑程序的画面。再按下实验板的复位键，运行程序。（调试方式下的全速运行和直接上电运行程序在时序有少许差别，建议上电运行程序）。

4.5 实验现象

按下按键,相应的LED 灯点亮。

4.6 关键代码分析

#include"msp430f6638.h"

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; // Stop WDT

//setting direction

P2DIR &= ~(1<<6);//setting IO for input

P4DIR |= (1<<1)|(1<<2)|(1<<3);//setting IO for output

P4OUT = 0x00;

while (1)

{

if ((P2IN & 0x40) == 0)//If key is pressed

{

P4OUT = 0xff;//led on

}

else

P4OUT = 0X00;//led off

}

}

4.7 思考题

(1) 该实验代码的效果是只有按键按下时，LED 灯才会点亮。按键松开后，LED 熄

灭。如何修改程序，使按下按键一次，LED 点亮，再次按下按键时，LED 熄灭？

while (1)

{

if ((P2IN & 0x40) == 0)//If key is pressed

{

P4OUT ^= BIT1+BIT2+BIT3;//XOR P4.1,P4.2,P4.3

}

}

(2) 下面这种操作IO 的方法和直接对IO 口赋值相比，有什么好处？

P2DIR &= ~(1<<6); //IO口方向设置为输入

P4DIR |= (1<<1)|(1<<2)|(1<<3); //IO口方向设置为输出

答：避免对P2和P4其他的IO口造成影响

(3) 去掉该句代码，程序是否能正常运行？为什么？

WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; // 关闭看门狗

答：不能。因为在程序开始之前，关门狗计时器是开启状态，如果不先关掉，有可能在程序运行过程中发生复位。