TIMSP430混合信号微控器入门(附范例光碟片)(修订版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书对MSP430微控器的软硬体架构及各模组功能特性做深入剖析，以微处控器架构及嵌入式应用导向为主，由浅入深的理念编排。而微控器的学习必须软硬体兼备，组合语言撰写练习与硬体实作是最有效的学习方式。因此，各章皆有循序渐进的软硬体实验，每个实验皆提供详细的电路图、程式流程图解说及完整的组合语言原始程式码列表，使读者在各实验的明确学习目标下，可以有效掌握MSP430微控器各功能模组的使用技巧，未来採用其他族系微控器发展小型嵌入式应用时，能迅速的将学习经验移转过去。本书适用于大学、科大电子、电机、资工系「微控制器应用」、「单晶片微电脑实习」课程使用。

本书特色

　　1 .  以深入浅出方式介绍MSP430系列微控器的软硬体架构及各功能模组的特性。

　　2 .  各章安排循序渐进的实验，皆提供详细的电路图、程式流程图解说及完整的原始程式码列表。

　　3 .  各实验学习目标明确，可以有效的掌握MSP430微控器各功能模组的使用技巧。

　　4 .  本书所附的光碟，资源丰富，包含TI相关资料、各章范例程式档。

　　5 .  大学、科大电子、电机、资工系「微控制器应用」、「单晶片微电脑实习」课程学生或业界相关人士及有兴趣之读者。

模拟与数字世界的桥梁：深入理解现代电子系统的核心技术 在当今的电子工程领域，几乎所有的复杂系统，无论是消费电子产品、工业自动化设备，还是先进的医疗仪器，都依赖于对真实世界信号的精确捕获、处理和响应。这些系统共同的特点是：它们必须能够理解和操作连续变化的物理世界信号（如温度、压力、光照或声音），并将其转化为数字域进行高速、精确的运算，然后再将处理后的结果转换回模拟信号以驱动执行器。 本书旨在为工程师、高级学生以及致力于深入理解现代嵌入式系统设计的人士提供一个全面且实用的指南，专注于构建和优化这些关键的混合信号处理链。我们不侧重于特定的微控制器家族的编程细节，而是聚焦于支撑整个行业进步的基础概念、设计范式和关键组件的选择与应用。 --- 第一部分：信号的本质与量化基础 本部分将打下坚实的理论基础，探讨物理世界信号如何被电子系统所感知和表示。 1.1 连续时间信号与离散时间信号的转换 我们将详细剖析模拟信号的特性，包括其带宽、噪声水平和动态范围。随后，我们将深入探讨信号采样的核心理论——奈奎斯特-香农采样定理。这不仅是理论知识，更是系统设计中确定采样率和抗混叠滤波器需求的关键依据。 采样过程的物理实现： 讨论理想采样与实际采样器（如S/H电路）之间的差异，重点分析孔径效应、毛刺（glitch）和跟踪误差对信号保真度的影响。 量化的艺术： 深入解析量化误差的来源、噪声整形技术以及如何通过增加位数（位深）来降低量化噪声，从而提升信噪比（SNR）。我们将比较均匀量化和非均匀量化（如 $mu$-律和A律）的应用场景。 1.2 模数转换器（ADC）的深度剖析 ADC是混合信号系统的“耳朵”。本章将系统地分类和比较各种主流ADC架构的优缺点，并教授如何根据应用需求（速度、分辨率、功耗）进行选择。 比较型架构详解： 逐次逼近寄存器（SAR）ADC的工作原理、流水线（Pipeline）ADC的高速实现机制，以及Delta-Sigma ($DeltaSigma$) ADC在超高分辨率应用中的优势。 性能指标的解读： 掌握有效位数（ENOB）、总谐波失真（THD）、无杂散动态范围（SFDR）等关键指标的实际意义及其对系统性能的约束。 1.3 数模转换器（DAC）的精确重建 DAC负责将数字计算结果转化为可驱动物理世界的模拟电压或电流。本章关注如何确保转换的线性度和速度。 主流DAC技术： 讨论R-2R梯形网络、电压输出型和电流输出型DAC的设计考量，以及对建立时间（Settling Time）和微分/积分非线性度（DNL/INL）的控制。 信号重建滤波器： 讲解如何设计和选择合适的零阶保持（ZOH）后的重建滤波器，以消除采样引起的频谱泄漏和量化噪声。 --- 第二部分：前端信号调理与接口设计 在信号到达ADC之前，通常需要进行放大、滤波和保护。本部分侧重于前端电路的设计艺术，确保“干净”的信号进入数字化阶段。 2.1 传感器接口与激励源设计 大多数传感器（如应变计、热电偶）的输出非常微弱，需要精确的调理。 精密放大技术： 深入研究仪表放大器（Instrumentation Amplifier）的选择标准，重点分析其共模抑制比（CMRR）在噪声环境下的重要性。讨论低噪声（Low Noise）运算放大器的选择和跨导放大器（OTA）在特定应用中的应用。 有源滤波理论与实践： 详细介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的设计哲学。重点教授如何设计高阶、低功耗的抗混叠滤波器和后置平滑滤波器，确保系统的频率响应满足规格。 2.2 隔离、保护与电源完整性 混合信号系统对噪声极其敏感，特别是数字部分对模拟部分的干扰。 地线工程与布局： 探讨“星形接地”和“分割地”的实践，以及如何通过物理布局最小化数字开关噪声对敏感模拟节点的耦合。 电源去耦与管理： 介绍超低噪声LDO（低压差线性稳压器）的选择，以及多级去耦策略（包括电容选型和电感滤波器）在抑制高频数字纹波中的作用。 --- 第三部分：系统级集成与设计挑战 本部分将视角提升到整个系统层面，探讨如何将调理电路、ADC/DAC与数字处理器有效地整合。 3.1 异步与同步数据传输 在高速系统中，数据如何高效、无损地在模拟前端和数字后端之间流动至关重要。 数据总线与接口标准： 比较SPI、I2C、并行接口在不同采样速率下的适用性。重点讨论高速串行接口（如LVDS或高速SerDes）在仪器仪表中的应用。 时钟域交叉（CDC）处理： 分析在异步采样系统中，如何使用双端口RAM或握手协议来安全地跨越不同的采样时钟域，避免亚稳态。 3.2 嵌入式信号处理与校准 一旦信号被数字化，处理和优化就开始了。 数字滤波器的实现： 讲解有限冲击响应（FIR）和无限冲击响应（IIR）滤波器的结构、资源消耗（乘法器数量）与性能之间的权衡。 系统校准技术： 探讨如何使用软件和硬件结合的方式来补偿元件的温度漂移和老化效应。讨论增益和失调（Offset）校准在提高长期精度的中的作用。 3.3 功耗优化与便携式应用考量 在电池供电和边缘计算设备中，能效是决定成败的关键。 低功耗设计策略： 介绍如何在ADC/DAC中应用断续工作模式（Burst Mode）和休眠模式。分析采样率、分辨率与功耗之间的非线性关系。 热管理与可靠性： 讨论高密度集成电路产生的热量如何影响精密模拟元件的精度，并介绍散热路径设计的基本原则。 --- 总结与展望 本书不提供现成的代码片段或特定芯片的手册解读，而是专注于“为什么”和“如何选择”。通过对基础原理的透彻理解，读者将能够独立分析任何混合信号系统的瓶颈，无论未来出现何种新的微处理器或数据转换器技术，都能迅速掌握其设计核心，从而在系统集成、噪声抑制和性能优化方面达到行业领先水平。掌握这些基础知识，是迈向高性能嵌入式系统架构师的必经之路。

第1章　微处理机与微控器基本概念
1-1　电脑组织基本概念　1-2
1-1-1　电脑硬体基本概念　1-2
1-1-2　处理器　1-2
1-1-3　汇流排与定址空间　1-4
1-1-4　冯纽曼架构与哈佛架构　1-9
1-2　微处理机与微电脑控制　1-10
1-2-1　微电脑控制　1-10
1-2-2　微电脑控制的I/O介面　1-12
1-2-3　微控器　1-16
1-2-4　混合信号微控器　1-18
1-3　本书架构　20

第2章　MSP430系列微控器软硬体结构
2-1　MSP430系列混合信号微控器简介　2-2
2-1-1　MSP430系列微控器的特征　2-2
2-1-2　MSP430家族　2-5
2-1-3　MSP430x4xx族系多功能混合信号微控器　2-7
2-2　MSP430F44x硬体架构　2-8
2-2-1　MSP430的记忆体结构　2-9
2-2-2　CPU暂存器　2-15
2-3　MSP430微控器的定址模式　2-19
2.4　MSP430微控器的指令字格式　2-27
2.5　MSP430微控器的模拟指令　2-31
2.6　MSP430微控器指令集说明　2-32

第3章　MSP430组合语言程式开发
3-1　MSP430微控器组合语言程式发展流程　3-2
3-2　MSP430的程式发展环境　3-4
3-3　MSP430开发环境的安装　3-6
3-3-1　IAR Embedded Workbench的安装　3-6
3-3-2　CCE (Code Composer Essentials)的安装　3-13
3-4　MSP430开发环境的操作　3-17
3-4-1　IAR Embedded Workbench的操作　3-17
3-4-2　CCE (Code Composer Essentials)的使用　3-23

第4章　MSP430数位I/O原理与实验
4-1　MSP430数位I/O埠　4-2
4-1-1　数位I/O埠的内部暂存器　4-2
4-1-2　MSP430数位I/O接脚的多工控制结构　4-4
4-2　数位I/O埠程式撰写技巧　4-6
4-3　基本数位输出实验一(四颗LED亮灭)　4-7
4-4　基本数位输出实验二(採用旋转指令跑马灯)　4-11
4-5　基本数位输出实验三(採用查表法跑马灯)　4-14
4.6　基本数位输出实验四(单颗七段显示器)　4-19
4.7　基本数位输出实验五(0?99计数器)　4-23
4-8　基本数位输出实验六(多工扫描七段显示器)　4-30
4-9　基本数位输入实验一(指拨开关+LED显示)　4-37
4-10　基本数位输入实验二(指拨开关值转BDC码)　4-40
4-11　基本数位输入实验三(按钮开关＋计数器)　4-45
4-12　习　题　4-50

第5章　MSP430中断式数位I/O 原理与实验
5-1　MSP430中断基本概念　5-2
5-2　P1，P2埠外部中断架构　5-4
5-3　单一外部中断实验(P1.7)　5-9
5-4　多个外部中断实验(P1.4?P1.7)　5-12
5-5　P1与P2埠之外部中断实验　5-15
5-6　4×4矩阵键盘实验　5-19
5-7　习　题　5-28

第6章　MSP430时脉产生与基础计时器
6-1　MSP430锁频回路时脉模组　6-2
6-1-1　FLL+ 时脉模组的时脉源与时脉输出　6-2
6-1-2　FLL+ 时脉模组的结构简介　6-3
6-1-3　FLL+ 时脉模组控制暂存器　6-5
6-2　MSP430看门狗计时器　6-9
6-2-1　MSP430 WDT的特征与结构　6-9
6-2-2　WDT控制暂存器　6-10
6-2-3　 WDT中断控制功能　6-12
6-3　WDT程式范例与实验　6-13
6-3-1　WDT间隔时间计时模式实验　6-14
6-3-2　WDT多工扫描显示实验　6-16
6-4　MSP430基本计时器　6-21
6-4-1　MSP430基本计时器结构　6-21
6-4-2　BT相关暂存器　6-22
6-5　MSP430基本计时器实验　6-25
6-5-1　BTCNT2控制实验　6-25
6-5-2　BTCNT1与BTCNT2串接控制实验　6-27
6-6　习　题　6-30

第7章　MSP430计时器A模组
7-1　MSP430计时器A简介　7-2
7-2　TA的操作　7-3
7-2-1　计时器模组　7-3
7-2-2　TA抓取/比较器模组　7-8
7-2-3　TA输出模组　7-10
7-2-4　TA计时器的中断　7-12
7-3　TA相关暂存器　7-15
7-4　MSP430 TA模组实验　7-18
7-4-1 TA上数模式控制实验　7-18
7-4-2　TA连续计数模式控制实验　7-20
7-4-3　TA上下数模式控制实验　7-24
7-4-4　TA输出模式控制实验　7-27
7-5　习　题　7-30

第8章　MSP430计时器B模组
8-1　MSP430计时器B模组简介　8-2
8-2　TB计时器操作　8-3
8-2-1　TB计时/计数器模组　8-4
8-2-2　TB抓取/比较器模组　8-8
8-2-3　TB计时器的中断　8-12
8-3　TB相关暂存器　8-15
8-4　MSP430 TB模组实验　8-19
8-4-1　上数计数模式控制实验　8-19
8-4-2　TB连续计数模式控制实验　8-22
8-4-3　TB上下数计数模式控制实验　8-25
8-4-4　TBCCR0输出控制实验　8-28
8-4-5　TBCCR1?TBCCR6输出控制实验　8-31
8-5　习　题　8-34

第9章　MSP430内建LCD 显示器控制模组
9-1　MSP430 LCD显示器控制模组简介　10-2
9-2　LCD控制模组动作原理　10-3
9-3　LCD输出控制　10-6
9-4　LCD显示器模组　10-18
9-5　LCD控制模组相关暂存器　10-21
9-6　MSP430 LCD显示器控制模组实验　10-23
9-6-1　LCD显示器全部字段显示实验　10-24
9-6-2　LCD显示器7段字型计时显示实验　10-32
9-6-3　LCD显示器14段字型计时显示实验　10-37
9-6-4　LCD显示器14段字型左右移显示实验　10-46
9-7　习　题　10-53

第10章　MSP430类比数位转换模组
10-1　MSP430 ADC12模组简介　10-2
10-2　ADC12模组动作原理　10-3
10-3　ADC12转换记忆体　10-5
10-4　ADC12的中断控制　10-9
10-5　ADC12模组相关暂存器　10-12
10-6　MSP430 ADC12类比数位转换模组实验　10-18
10-6-1　使用温度二极体的温度量测实验　10-18
10-6-2　温度量测使用LCD显示实验　10-25
10-6-3　使用外部A/D通道的电压量测实验　10-32
10-6-4　电压量测消除杂讯干扰实验　10-39
10-6-5　使用外部参考电压的电压量测实验　10-47
10-6-6　多通道量测实验　10-57
10-7　习　题　10-68

第11章　MSP430硬体乘法器
11-1　MSP430硬体乘法器电路介绍　11-2
11-2　运算模式与结果暂存器　11-4
11-3　硬体乘法器软体使用范例　11-5
11-4　硬体乘法器与中断的使用　11-7
11-5　硬体乘法器的实验　11-9
11-5-1　16-bit乘法运算与温度转换控制实验　11-9
11-5-2　16-bit乘加运算与温度转换控制实验　11-18
11-5-3　32-bit乘法运算与温度转换控制实验　11-25
11-5-4　32-bit乘加运算与温度转换控制实验　11-36
11-6　习　题　11-44

第12章　MSP430比较器A模组
12-1　MSP430比较器A模组简介　12-2
12-2　比较器A动作与原理说明　12-3
12-3　比较器A应用于侦测的动作原理　12-7
12-4　比较器A应用于量测的动作原理　12-10
12-5　比较器A模组相关暂存器　12-17
12-6　MSP430比较器A模组实验　12-19
12-6-1　电压侦测使用内部参考电压实验　12-19
12-6-2　电压侦测使用外部参考电压实验　12-23
12-6-2　电压侦测使用多个外部参考电压实验　12-28
12-6-2　电阻量测实验　12-36
12-7　习　题　12-43

附　录
附录A　MSP430F44x包装　附-2
附录B　MSP430F44x接脚与功能描述(依接脚编号排列)　附-3
附录C　MSP430F44x接脚与功能描述(依功能分类排列)　附-7
附录D　实验所需零件表　附-10
附录E　MSP430系列微控器的开发资源　附-12

评分☆☆☆☆☆

**评价四：** 作为一个对硬件开发怀有热情但又相对陌生的学生，我一直在寻找一本能够真正带我进入微控制器世界的“领路人”。《TIMSP430混合信号微控制器入门（附范例光碟片）（修订版）》就是这样一本让我感到惊喜的书。我不太喜欢那种枯燥乏味的理论堆砌，而这本书恰恰是反其道而行之。它将晦涩难懂的微控制器概念，通过生动形象的语言和大量贴合实际的案例，变得平易近人。光盘里的范例代码，简直是我的“救命稻草”，它不仅仅是代码，更是一种思路的展现，让我能够站在巨人的肩膀上，快速理解和掌握MSP430的各种功能。从点亮一颗LED开始，到实现一个简单的数据采集系统，每一步都充满了成就感，让我对微控制器开发不再感到畏惧。书本对于混合信号处理的介绍，更是让我看到了MSP430在现实世界中的广泛应用，比如物联网传感器、工业控制等领域，这极大地激发了我深入学习的动力。而且，修订版的内容更新，也让我觉得非常值得。这本书让我真正体会到了“学以致用”的乐趣，它不仅仅是一本书，更是一个能够陪伴我成长的学习伙伴。

评分☆☆☆☆☆

**评价一：** 拿到这本《TIMSP430混合信号微控制器入门（附范例光碟片）（修订版）》的时候，我真的有种找到宝的感觉！我一直对微控制器很感兴趣，但市面上很多教材都太理论化了，看得我头昏脑涨。这本却不一样，它直接切入主题，用非常贴近实际应用的方式来讲解，尤其是我这种动手能力比较强，喜欢边学边做的人，简直是福音。书里提供的范例光碟片更是锦上添花，直接给我省去了不少找资料、搭环境的时间。我迫不及待地开始跟着书里的步骤操作，从最基础的LED闪烁，到后来一些更复杂的传感器数据采集，每一步都讲解得非常细致，一点也不含糊。而且，它特别强调了MSP430这款芯片在混合信号处理方面的强大能力，这点对我来说非常重要，因为我希望未来能开发一些跟模拟信号打交道的项目。这本书让我觉得，原来微控制器学习并不像我想象的那么遥不可及，它变得生动有趣，充满成就感。如果你也跟我一样，想快速上手MSP430，并且希望有实际操作的经验，这本书绝对值得入手。它就像一个经验丰富的老师，手把手地教你，让你在实践中掌握知识，而不是死记硬背。

评分☆☆☆☆☆

**评价五：** 我一直对嵌入式开发领域有浓厚的兴趣，尤其是在看到MSP430系列微控制器在低功耗和高性能方面的优势后，更是想深入了解。市面上关于MSP430的书籍不少，但真正能让我觉得“深入浅出”并且“实用性强”的却不多。这本《TIMSP430混合信号微控制器入门（附范例光碟片）（修订版）》可以说是一股清流。它的讲解风格非常独特，不会让你感到枯燥乏味，而是充满了启发性。书中对混合信号处理的讲解，是它最大的亮点之一。它不仅仅是简单地介绍ADC和DAC，而是通过一系列精心设计的范例，让你能够真正理解如何在实际应用中运用这些功能。例如，书中关于如何处理模拟传感器信号，如何进行PID控制的章节，都让我受益匪浅。而且，附带的光盘片包含了大量的源代码和开发工具，这极大地降低了学习门槛，让我可以立即开始动手实践，而不是花费大量时间去配置开发环境。这本书就像一个经验丰富的向导，带领我在MSP430的世界里探索，让我不仅掌握了理论知识，更重要的是培养了解决实际问题的能力。总的来说，这是一本非常值得推荐的入门读物，它能让你在短时间内快速掌握MSP430的核心技术，并为未来的深入学习打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

**评价二：** 坦白说，我一开始对这本《TIMSP430混合信号微控制器入门（附范例光碟片）（修订版）》并没有抱太高的期望，毕竟市面上讲微控制器的书太多了，很多都大同小异。但当我翻开它之后，我才意识到自己错了。这本书最大的亮点在于它的“实用性”，它不是那种只停留在理论层面的“教科书”，而是真正能够指导你一步步动手实践的“工具书”。光是那个附带的光碟片，就包含了大量的实战范例代码和开发环境配置指南，这对于初学者来说，简直是解决了大问题。我印象最深刻的是，书里关于ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）部分的讲解，非常清晰易懂，并且结合了实际的应用场景，比如如何采集温度传感器的数据，如何控制音频输出等。这让我对混合信号微控制器的理解有了质的飞跃。而且，作者在讲解过程中，并没有回避一些初学者可能会遇到的难点，反而用深入浅出的方式一一剖析，让我感觉自己真的在进步。总的来说，这是一本非常扎实的入门书籍，如果你想在短时间内掌握MSP430的开发技巧，并建立起对混合信号处理的信心，这本书绝对是你的不二之选。它不仅仅是教你“怎么做”，更告诉你“为什么这么做”，让你知其然，更知其所以然。

评分☆☆☆☆☆

**评价三：** 我一直以来对嵌入式系统都有浓厚的兴趣，尤其是MSP430这类低功耗、高性能的微控制器。在选择入门教材时，我看了不少，最终选了这本《TIMSP430混合信号微控制器入门（附范例光碟片）（修订版）》。拿到手之后，我并没有立刻开始看，而是先研究了一下它附带的光碟片。不得不说，光碟片的内容非常丰富，包含了各种常用的库函数、驱动程序以及可以直接运行的示例项目，这让我非常有信心可以快速上手。书本的结构安排也很合理，从最基础的MSP430架构介绍，到各种外设的详细讲解，再到复杂的混合信号处理应用，循序渐进，逻辑清晰。我特别喜欢书中关于定时器、中断和PWM（脉冲宽度调制）的章节，讲解得非常透彻，而且提供了非常实用的范例，让我能够很快地理解这些核心概念，并应用到自己的项目中。另外，这本书对混合信号处理的侧重点也非常符合我的需求，很多关于模拟信号采集和数字信号控制的结合讲解，让我对MSP430的强大功能有了更深入的认识。总而言之，这是一本非常棒的入门读物，它不仅教会了我MSP430的开发技巧，更培养了我解决实际问题的能力。