Русская Википедия:MSP430
MSP430 — семейство 16-разрядных микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments».
История создания и особенные характеристики
Первый контроллер с аббревиатурой MSP430 появился в 1992 году [1]. «TI» заявил о стремлении создать микроконтроллер с системой команд, близкой к популярной в 70-х—80-х годах архитектуре PDP-11.
Ядро MSP430 16-битное. Систему команд постарались сделать максимально ортогональной с разнообразными способами адресации. Ортогональность системы команд означает, что в любой команде может использоваться любой способ адресации операнда: константа, прямой из регистра или памяти, косвенный и т. п.
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 отдельных специальных узлов). Такая особенность позволяет гибко управлять скоростью (а значит, и потреблением) каждого модуля. Кроме того, уникальным является также модуль USB интерфейса: он имеет отдельный домен питания, что упрощает разработку батарейных приборов с USB-интерфейсом.
Сегодня семейство MSP430 предлагает широкую гамму однокристальных микроконтроллеров с объемом флеш-памяти от единиц до 512 килобайт и ОЗУ до 64 килобайт. Тактовые частоты ядра — до 25 МГц.
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 (Шаблон:Lang-en).
Процессор содержит 16 16-разрядных ортогональных регистров. Регистр R0 используется как программный счетчик (Шаблон:Lang-en), регистр R1 как указатель стека (Шаблон:Lang-en), регистр R2 как регистр статуса (Шаблон:Lang-en), а R3 как специальный регистр, именуемый генератор констант (Шаблон:Lang-en), 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.
| 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/ниже (беззнаковое сравнение) | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JC/JHS Переход, если перенос/выше или то же (беззнаковое сравнение) | |||||||||
| 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 меньше | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 10-бит знаковое смещение | JMP Переход (непосредственный) | |||||||||
| opcode | source | Ad | B/W | As | destination | Двухоперандная арифметика | ||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | MOV Переслать источник в приёмник | |||||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | ADD Прибавить источник к приёмнику | |||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | ADDC Прибавить источник_и_перенос к приёмнику | |||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | SUBC Вычесть источник из приёмника (с переносом) | |||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | SUB Вычесть источник из приёмника | |||||||
| 1 | 0 | 0 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | CMP Сравнить (операцией вычитания) источник с приёмником | |||||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | source | Ad | B/W | As | destination | DADD Decimal Десятичное сложение источника и приёмника (с переносом) | |||||||
| 1 | 0 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | BIT Проверка битов (операцией AND) источника и приёмника | |||||||
| 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 приёмником | |||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | source | Ad | B/W | As | destination | AND Логический AND источника с приёмником (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 постдекрементом. Поле Ad определяет два способа адресации — регистровый и индексный.
| As | Регистр | Синтаксис | Описание |
|---|---|---|---|
| 00 | n | Rn | Регистровый. Операнд — содержимое одного из регистров из Rn. |
| 01 | n | x(Rn) | Индексный. Операнд находится в памяти по адресу Rn+x.
X-слово находится после текущей команды. |
| 10 | n | @Rn | Косвенный регистровый. Операнд находится в памяти по адресу, который содержится в регистре Rn. |
| 11 | n | @Rn+ | Косвенный регистровый с автоинкрементом. В зависимости от значения разряда B/W значение регистра Rn 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 использованием 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.
Примечания
Ссылки
- 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
- Среда разработки Code::Blocks
- C-компилятор фирмы ImageCraft
- ForthInc Forth-компилятор
- MPE Forth-компилятор Шаблон:Wayback
- 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
