基于MSP430F149的单片机最小系统设计

0 引言

单片机芯片配以必要的外部器件，一般包括电源供入及电源开关、复位电路、晶振、输入输出电路等就能构成最小系统。

MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器，有60KB+256字节FLASH，2KBRAM，包括基本时钟模块、看门狗定时器、带 3个捕获／比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获／比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A／D转换器、2个串行通信接口等模块。MSP430F149芯片具有如下特点：

1)功耗低：电压2．2V、时钟频率1MHz时，活动模式为200μA；关闭模式时仅为0．1A，且具有5种节能工作方式。

2)高效16位RISC-CPU，27条指令，8MHz时钟频率时，指令周期时间为125ns，绝大多数指令在一个时钟周期完成；32kHz时钟频率时，16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MHz时钟频率时的执行速度。

3)低电压供电、宽工作电压范围：1．8～3．6V；

4)灵活的时钟系统：两个外部时钟和一个内部时钟；

5)低时钟频率可实现高速通信；

6)具有串行在线编程能力；

7)强大的中断功能；

8)唤醒时间短，从低功耗模式下唤醒仅需6μs；

9)ESD保护，抗干扰力强；

10)运行环境温度范围为-40～+85℃，适合于工业环境。

MSP430系列单片机的所有外围模块的控制都是通过特殊寄存器来实现的，故其程序的编写相对简单。编程开发时通过专用的编程器，可以选择汇编或C语言编程，IAR公司为MSP430系列的单片机开发了专用的C430语言，可以通过WORKBENCH和C-SPY直接编译调试，使用灵活简单。

1 系统总体设计

最小系统是由保证处理器可靠工作所必须的基本电路组成的，主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、通信接口电路、数据存储电路组成，其硬件框图如图1所示。



1．1 电源电路

本系统需要使用+5V和+3．3V的直流稳压电源，其中MSP430Fl49及部分外围器件需要+3．3V电源，另外部分需要+5V电源。在本系统中，以+5V直流电压为输入电压，+3．3V由+5V直接线性降压。电源电路原理如图2所示。



1．2 晶振电路

MSP430系列单片机时钟模块包括数控振荡器(DCO)、高速晶体振荡器和低速晶体振荡器等3个时钟源。这是为了解决系统的快速处理数据要求和低功耗要求的矛盾，通过设计多个时钟源或为时钟设计各种不同工作模式，才能解决某些外围部件实时应用的时钟要求，如低频通信、LCD显示、定时器、计数器等。数字控制振荡器DCO已经集成在MSP430内部，在系统中只需设计高速晶体振荡器和低速晶体振荡器两部分电路。

低速晶体振荡器(LFXTl)满足了低功耗及使用32．768kHz晶振的要求。LFXTl振荡器默认工作在低频模式，即32．768kHz，也可以通过外接450kHz～8MHz的高速晶体振荡器或陶瓷谐振器工作在高频模式，在本电路中我们使用低频模式，晶振外接2个22pF的电容经过XIN和XOUT 连接到MCU。

高速晶振也称为第二振荡器XT2，它为MSP430F149工作在高频模式时提供时钟，XT2最高可达8MHz。在系统中XT2采用4MHz的晶体，XT2外接2个22pF的电容经过XT2IN和XT2OUT连接到MCU，原理如图3所示。