Режимы работы

Семейство MSP430 разработано для приложений с ультранизким потреблением мощности и имеет различные режимы работы.

Режимы работы учитывают три различные потребности:

– ультранизкое потребление;

– скорость и пропускную способность;

– минимизацию потребления тока конкретной периферией.

Типичное потребление тока микроконтроллерами семейства MSP430 показано на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Типичное потребление тока устройствами в зависимости от режима работы

Режимы низкого энергопотребления 0–4 конфигурируются с помощью битов CPUOFF, OSCOFF, SCG0 и SCG1 в регистре статуса. Преимущество включения битов управления режимом CPUOFF, OSCOFF, SCG0 и SCG1 в состав регистра статуса SR состоит в том, что текущий режим работы может быть сохранен, путем помещения содержимого SR в стек во время работы процедуры обработки прерывания. Выполняемая программа возвращается к предыдущему режиму работы, если сохраненное содержимое регистра SR не было изменено процедурой обработки прерывания. Выполнение программы может продолжится в другом рабочем режиме, если процедура обработки прерывания изменит значение регистра SR в стеке. Обращение к битам управления режимом и стеку может производиться с помощью любой команды.

При изменении любого бита управления режимом, выбранный режим работы активизируется немедленно. При отключении любой системы тактирования, блокируются также периферийные устройства, работающие от этой системы. Периферийные устройства также могут отключаться с помощью соответствующих им индивидуальных управляющих регистров. Состояние всех выводов портов ввода/вывода и ячеек ОЗУ остается неизменным. «Пробуждение» возможно через все разрешенные прерывания. В таблице 1.2 указаны биты регистра управления режимом работы контроллера и их функции.

Таблица 1.2 – Функции битов установки режимов работы контроллера

1.8 Цифровые входы/выходы

Устройства MSP430 имеют до 6 портов цифровых входов/выходов от Р1 до Р6. Каждый порт имеет 8 выводов входа/выхода. Каждый вывод индивидуально конфигурируется как вход или выход и каждая линия ввода/вывода может быть индивидуально считана или записана.

Порты Р1 и Р2 имеют возможность вызывать прерывание. Для каждой линии ввода/вывода портов Р1 и Р2 можно индивидуально разрешить прерывания и сконфигурировать их так, чтобы прерывание происходило по фронту или спаду входного сигнала. Все линии ввода/вывода порта Р1 являются источником одного вектора прерывания, а все линии ввода/вывода порта Р2 – источник другого вектора прерывания.

Цифровые входы/выходы обладают следующими возможностями:

– независимые индивидуально программируемые входы/выходы;

– любые комбинации входа или выхода;

– индивидуально конфигурируемые прерывания от Р1 и Р2;

– раздельные регистры данных для входов и выходов.

1.9 Функционирование цифровых портов входов/выходов

Цифровые порты входов/выходов конфигурируются программным обеспечением пользователя. Настройка и работа цифровых входов/выходов описывается в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Регистры цифровых входов–выходов.

Регистр данных входа PxIN.

Каждый бит регистра PxIN отражает уровень входного сигнала на соответствующем выводе порта, если этот вывод используется в качестве цифрового входа/выхода.

Бит = 0 – входной сигнал имеет низкий уровень.

Бит = 1 – входной сигнал имеет высокий уровень.

Регистр данных выхода PxOUT.

Значение каждого бита регистра PxOUT определяет состояние соответствующего вывода порта, если этот вывод сконфигурирован как цифровой выход, и внутренний подтягивающий резистор не используется.

Бит = 0 – выходной сигнал имеет низкий уровень.

Бит = 1 – выходной сигнал имеет высокий уровень.

Если используется внутренний подтягивающий резистор, то значение бита регистра PxOUT определяет тип «подтяжки» на соответствующем выводе порта.

Бит = 0 – вывод подтягивается к общему проводу.

Бит = 1 – вывод подтягивается к питанию.

Регистр направления PxDIR

Значение каждого бита регистра PxDIR определяет направление передачи данных соответствующего вывода порта, независимо от выбранной для этого вывода функции. Если вывод используется какимм – либо периферийным модулем, то бит регистра PxDIR должен быть установлен в соответствии с требованиями данного модуля.

Бит = 0 – вывод порта переключается на вход.

Бит = 1 – вывод порта переключается на выход.

Регистр включения подтягивающих резисторов PxREN.

Каждый бит регистра PxREN подключает или отключает внутренний подтягивающий резистор соответствующего вывода порта. Тип «подтяжки» определяется соответствующим битом регистра PxOUT.

Бит = 0 – подтягивающий резистор отключен.

Бит = 1 – подтягивающий резистор подключен.

Конфигурация регистров выбора функции PxSEL и PxSEL2 приведена в таблице 1.4.

Большинство выводов портов используются различными периферийными модулями. Для выяснения альтернативных функций выводов обратитесь к документации на конкретный микроконтроллер. Каждый из битов регистров PxSEL и PxSEL2 используется для выбора функции соответствующего вывода микроконтроллера: линия порта ввода/вывода или вывод периферийного модуля.

Установка PxSELx = 1 не задаёт автоматически направление передачи данных вывода. Для определённых периферийных модулей может потребоваться конфигурирование битов PxDIRx в соответствии с требованиями модуля.

Таблица 1.4 – Конфигурация регистров выбора функций цифровых портов.

Если вывод порта используется в качестве входа периферийного модуля, то входным сигналом для данного модуля является зафиксированное в регистре защёлке значение сигнала с вывода микроконтроллера. При PxSELx = 1 внутренний входной сигнал повторяет сигнал, присутствующий на выводе. Однако при PxSELx = 0 на входе периферийного модуля сохраняется значение сигнала, которое присутствовало на выводе микроконтроллера в момент сброса бита PxSELx.

Прерывания от портов P1 и P2.

Любой из выводов портов P1 и P2 может генерировать прерывание. Конфигурирование этой функции осуществляется с помощью регистров PxIFG, PxIE и PxIES. Все выводы порта P1 связаны с одним вектором прерывания, а все выводы порта P2 – с другим вектором. Для определения конкретного источника прерывания от портов P1 или P2 можно проверить содержимое соответствующего регистра PxIFG.

Регистры флагов прерываний P1IFG и P2IFG.

Каждый из битов PxIFGx является флагом прерывания от соответствующего вывода порта и устанавливается при появлении на выводе заданного фронта сигнала. Любой из флагов PxIFGx генерирует запрос прерывания, если установлен соответствующий бит регистра PxIE и бит общего разрешения прерываний GIE.

Все флаги PxIFG должны сбрасываться программно. Кроме того, любой флаг PxIFG может быть установлен вручную для программной генерации прерывания.

Бит = 0 – не было прерывания.

Бит = 1 – было прерывание.

Прерывания генерируются только по фронту сигнала, а не по его уровню. Если любой из флагов PxIFGx будет установлен во время выполнения подпрограммы обработки прерывания от порта Px или же после выполнения команды RETI данной подпрограммы, то такой флаг вызовет генерацию нового прерывания.

Это гарантирует отработку всех изменений уровня сигнала. Регистры выбора фронта прерывания P1IES и P2IE.

Значение каждого бита регистра PxIES определяет, по какому фронту сигнала будет генерироваться прерывание от соответствующего вывода порта.

Бит = 0 – флаг PxIFGx устанавливается по нарастающему фронту.

Бит = 1 – флаг PxIFGx устанавливается по спадающему фронту.

Регистры разрешения прерываний P1IE и P2IE.

Каждый бит регистра PxIE разрешает генерацию прерывания при установке соответствующего флага прерывания PxIFG.

Бит = 0 – прерывание запрещено.

Бит = 1 – прерывание разрешено.

Конфигурация неиспользуемых выводов портов.

Неиспользуемые выводы микроконтроллера необходимо сконфигурировать как выходы портов ввода/вывода и оставить неподключенными, чтобы избежать появления «плавающих» входов и снизить ток потребления устройства. Значение бита PxOUT для такого вывода может быть любым, поскольку вывод никуда не подключен. В качестве альтернативы, чтобы избежать появления «плавающего» входа, можно к неиспользуемому выводу подключить внутренний подтягивающий резистор, установив соответствующий бит регистра PxREN.