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MSP430的软件延时和硬件延时 MSP430是超低功耗16位单片机,越来越受到电子工程师亲睐并得到广泛应用。C程序直观,可读性好,易于移植和维护,已被很多单片机编程人员所采用。MSP430集成开发环境(如IAR Embedded Workbench和AQ430)都集成了C编译器和C语言级调试器C—SPY。但是C语言难以实现精确延时,这一直困扰着很多MSP430单片机程序员。笔者在实际项目开发过程中,遇到很多需要严格时序控制的接口器件,如单总线数字温度传感器DSl8820、实时时钟芯片PCF8563(需要用普通]/o模拟12C总线时序)、三线制数字电位器AD8402、CF卡(Compact Flash Card)等都需要μs级甚至纳ns级精确延时;而一些慢速设备只需要ms到s级的延时。为此,笔者提出了适合于不同延时级别需要的软件或硬件精确延时方法,并已实际应用,效果良好,大大缩短了开发周期。 1 硬件延时 MSP430单片机系统程序多采用事件驱动机制,即在没有外部事件触发的情况下CPU休眠于低功耗模式中。当外部事件到来时,产生中断激活CPU,进入相应的中断服务程序(ISR)中。中断响应程序只完成两个任务,一是置位相应事件的标志,二是使MCU退出低功耗模式。主程序负责使MCU在低功耗模式和事件处理程序之间切换,即在主程序中设一个无限循环,系统初始化以后直接进入低功耗模式。MCU被唤醒后,判断各标志是否置位。如果是单一标志置位,那么MCU执行相应的事件处理程序,完成后转入低功耗模式;若是有多个标志同时置位,主程序按照事先排好的消息队列对它们依次判别并进行处理,所有事件处理完毕以后MCU休眠,系统进入低功耗状态(该消息队列的顺序是按照任务的重要性设定的优先级)。在这种前后台系统中,由于主程序是无限循环,就必须关闭看门狗,与其闲置,不如用其定时器的功能作硬件延时。使用MSP430单片机看门狗定时器实现任意时长精确延时,既满足了系统实时低功耗的要求,也弥补了使用无限循环延时的时间难确定和占用CPU时间长的缺点。通过下例,讲解在同一WDT ISR中完成不同时长延时的技巧。 #pragma vector=WD_r_VECTOR interrupt void WDT_Delay(void){ //看门狗中断服务程序 if((Delaytime&Delay500ms)==Delay500ms){ //判断需要500 ms延时的标志是否置位 static unsigned int n250MS=O; n250MS++; if(n250MS==2){ //延时250ms×2=500ms n250MS=0; //清零计数器 DelayTime&=~Delay500ms;//复位标志位 WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW; 1El&=~WDTlE;//关闭看门狗定时器并禁止其中断 } } if((DelayTime&Delay30s)==Delay30s){ //判断需要的30 s延时标志是否置位 static unsigned int nS=0; nS++; if(nS==30){ //延时1 s×30=30 s nS=0; //清零计数器 DelayTime&=~Delay30s;//复位标志位 WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW; IEl&=~WDTlE; //关闭看门狗定时器并禁止其中断 } } } 如果任务1需要500 ms的延时,只需在需要延时处执行如下语句: WDTCTL=WDT_ADLY_250; IE┃ =WDTIE; //① DelayTime┃=Delay500ms //② while((DelayTime&Delay500ms)==Delay500ms); //③ ①处是配置看门狗工作在定时器模式,WDT每隔250 ms产生一次中断请求。可以根据需要改变时钟节拍,在使用32768 Hz晶振作为时钟源时,可以产生1.9ms、16 ms、250 ms和1000 ms的延时基数。在头文件msp430xl4x.h中,将这4种翻转时间的WDT配置宏定义为:WDT_ADLY_1_9、WDT_ADLY_16、WDT_ADLY_250和WDT_ADLY_1000。如果用DCOCLK作为SMCLK的时钟源,WDT选择SMCLK=1 MHz为时钟源,这样可以有O.064 ms、0.5 ms、8 ms和32 ms延时基数可供使用。 ②处设置一个标志位,方便WDT ISR判别并进入相应的延时分支。 ③处一直判别DelayTime标志组中的Delay500ms位,如果处于置位状态,说明所需的延时未到,执行空操作,直到延时时间到,在WDTISR中将Delay500ms复位,跳出while()循环,执行下一条指令。 vold main(vold){ WDTCTL=WDT_ADT_ADLY_250) //启动WDT,每250 ms中断一次 IEII=WDTIE)//使能看门狗定时器中断 _BIS_SR(LPM3_bitS+GIE); //系统休眠于低功耗模式3,开总中断 } #pragrna vector=WDT_VECTOR —interrupt void WDT_Delay(void){ //看门狗中断服务程序 statlc unsigned charn=4; if(一一n==O){ //延时4×250 ms=1 s —BlC_SR_IRQ(LPM3_blts); //将CPU从低功耗模式3唤醒 WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW: IEl&=~WDTIE;) //关闭看门狗定时器并禁止其中断 } 2 软件延时 在对数字温度传感器DS18820的操作中,用到的延时有:15 μs、90μs、270 μs、540 μs等。这些延时短暂,占用CPU时间不是太多,所以比较适合软件延时的方法。通过汇编语言编写的程序,很容易控制时间,我们知道每条语句的执行时间,每段宏的执行时间及每段子程序加调用的语句所消耗的时间。因此,要用C语言编制出较为精确的延时程序,就必须研究该段C程序生成的汇编代码。 void delay(unsigned int time){ while(time一一){}; delav: 001112 OF4C mov.w R12,R15 OOlll4 0C4F mov.w R15.R12 001116 3C53 add.w #0xFFFF.R12 001118 0F93 tst.w R15 00111A FB23 jne deIay //关闭XT2振荡器,设定DCO频率为1 MHz DCOCTL=DCO2 //使得单指令周期为lμs #define DELAY5US{_NOP();_NOP();_NOP();} 结语 本文提出的基于MSP430片内看门狗定时器的硬件延时方案和软件延时方法满足了不同时宽级别的延时需求,尤其软件延时,采用汇编程序分析法得到了延时函数准确的延时时间,大大提高了软件延时精确度和程序调试效率,并在多种芯片接口程序中应用,运行效果良好。 |
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