1.芯片MSP430F6736信息

    主控芯片 MSP430F6736 是一款高性能、高集成的 16 位超低功耗混合信號處理器，主頻可達25MHz，具有豐富的片上資源，生產廠家是美國德州儀器（TI）。

    MSP430的許多重要特性如：片內串行通信接口、硬件乘法器、足夠的 I/O 引腳等，MSP430系列的部分產品具有Flash存儲器，在系統設計、開發調試及實際應用上都表現出較明顯的優點。TI公司推出具有Flash 型存儲器及JTAG 邊界掃描技術的廉價開發工具MSP-FET430X110，將國際上先進的JTAG技術和Flash在線編程技術引入MSP430。這種以Flash 技術與FET開發工具組合的開發方式，具有方便、廉價、實用等優點，給用戶提供了一個較為理想的樣機開發方式。

    MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數尋址、4 種目的操作數尋址）、簡潔的 27 條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。

    MSP430 系列單片機能在25MHz晶體的驅動下，實現40ns的指令周期。16位的數據寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現乘加運算）相配合，能實現數字信號處理的某些算法（如FFT等）。

    MSP430 系列單片機的各系列都集成了較豐富的片內外設。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A0（Timer_A0）、定時器A1（Timer_A1）、定時器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅動器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定時器（Basic Timer）、實時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設計出A/D 轉換器；16 位定時器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數、時序發生、PWM等；有的器件更具有可實現異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現多機通信等應用；具有較多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件 A/D 轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps ，能夠滿足大多數數據采集應用；能直接驅動液晶多達 160 段；實現兩路的 12 位D/A轉換；硬件I2C串行總線接口實現存儲器串行擴展；以及為了增加數據傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430 系列單片機的這些片內外設為系統的單片解決方案提供了極大的方便。

2.RS485：聯網通信接口

    RS485是一個定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性的標準，該標準由電信行業協會和電子工業聯盟定義。使用該標準的數字通信網絡能在遠距離條件下以及電子噪聲大的環境下有效傳輸信號。RS-485使得廉價本地網絡以及多支路通信鏈路的配置成為可能。

    RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現點對點的通信方式，現很少采用，現在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個節點。

    在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來，而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，原因1是共模干擾：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了，但容易忽視了收發器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發器共模電壓范圍為-7到+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作；當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口；原因二是EMI的問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

    在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG），而在干擾惡劣的環境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG）。

    在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸的波特率成反比，這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等因素所影響。理論上，通信速率在100Kbps及以下時，RS485的最長傳輸距離可達1200米，但在實際應用中傳輸的距離也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對信號進行放大，最多可以加八個中繼，也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以達到10.8公里。如果確實需要長距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質，收發兩端各加一個光電轉換器，多模光纖的傳輸距離是5到10公里，而采用單模光纖可達50公里的傳播距離。

3.GPIO 通用型之輸入輸出

    GPIO，通用型之輸入輸出的簡稱，功能類似8051的P0—P3，其接腳可以供使用者由程控自由使用，PIN腳依現實考量可作為通用輸入（GPI）或通用輸出（GPO）或通用輸入與輸出（GPIO），如當clk generator, chip select等。

    GPIO的優點

    低功耗：GPIO具有更低的功率損耗(大約1μA，μC的工作電流則為100μA)。

    集成IIC從機接口：GPIO內置IIC從機接口，即使在待機模式下也能夠全速工作。

    小封裝：GPIO器件提供最小的封裝尺寸 ― 3mm x 3mm QFN!

    低成本：您不用為沒有使用的功能買單。

    快速上市：不需要編寫額外的代碼、文檔，不需要任何維護工作。

    靈活的燈光控制：內置多路高分辨率的PWM輸出。

    可預先確定響應時間：縮短或確定外部事件與中斷之間的響應時間。

    更好的燈光效果：匹配的電流輸出確保均勻的顯示亮度。

    布線簡單：僅需使用2條就可以組成IIC總線或3條組成SPI總線。

    與ARM 的幾組GPIO引腳，功能相似，GPxCON 控制引腳功能，GPxDAT用于讀寫引腳數據。另外，GPxUP用于確定是否使用上拉電阻。 x為A,B,,H/J,

    GPAUP 沒有上拉電阻。

4.SPI串行外設接口

    SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，如今越來越多的芯片集成了這種通信協議，比如AT91RM9200。

    SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI（串行數據輸入）、SDO（串行數據輸出）、SCLK（時鐘信號，由主設備產生）、CS（從設備使能信號，由主設備控制）。

    其中，CS是從芯片是否被主芯片選中的控制信號，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），主芯片對此從芯片的操作才有效。這就使在同一條總線上連接多個SPI設備成為可能。

    接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCLK時鐘線存在的原因，由SCLK提供時鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數據傳輸。數據輸出通過 SDO線，數據在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。因此，至少需要8次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），才能完成8位數據的傳輸。

    SCLK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基于SPI的設備中，至少有一個主控設備。這樣傳輸的特點：這樣的傳輸方式有一個優點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCLK時鐘線由主控設備控制，當沒有時鐘跳變時，從設備不采集或傳送數據。也就是說，主設備通過對SCLK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數據交換協議：因為SPI的數據輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同，主要是數據改變和采集的時間不同，在時鐘信號上沿或下沿采集有不同定義，具體請參考相關器件的文檔。

    最后，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

    SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16譯碼器,這個譯碼器是需要外接4-16譯碼器，譯碼器的輸入為NPCS0~3，輸出用于16個外設的選擇。

5.I2C總線

    I2C總線是由Philips公司開發的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。

    主器件用于啟動總線傳送數據，并產生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件均被認為是從器件．在總線上主和從、發和收的關系不是恒定的，而取決于此時數據傳送方向。如果主機要發送數據給從器件，則主機首先尋址從器件，然后主動發送數據至從器件，最后由主機終止數據傳送；如果主機要接收從器件的數據，首先由主器件尋址從器件．然后主機接收從器件發送的數據，最后由主機終止接收過程。在這種情況下．主機負責產生定時時鐘和終止數據傳送。

    SDA（串行數據線）和SCL（串行時鐘線）都是雙向I/O線，接口電路為開漏輸出．需通過上拉電阻接電源VCC．當總線空閑時．兩根線都是高電平，連接總線的外同器件都是CMOS器件，輸出級也是開漏電路．在總線上消耗的電流很小，因此，總線上擴展的器件數量主要由電容負載來決定，因為每個器件的總線接口都有一定的等效電容．而線路中電容會影響總線傳輸速度．當電容過大時，有可能造成傳輸錯誤．所以，其負載能力為400pF，因此可以估算出總線允許長度和所接器件數量。

    主器件用于啟動總線傳送數據，并產生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件均被認為是從器件．在總線上主和從、發和收的關系不是恒定的，而取決于此時數據傳送方向。如果主機要發送數據給從器件，則主機首先尋址從器件，然后主動發送數據至從器件，最后由主機終止數據傳送；如果主機要接收從器件的數據，首先由主器件尋址從器件．然后主機接收從器件發送的數據，最后由主機終止接收過程。在這種情況下．主機負責產生定時時鐘和終止數據傳送。

    I2C總線特點可以概括如下：

    (1)在硬件上，I2C總線只需要一根數據線和一根時鐘線兩根線，總線接口已經集成在芯片內部，不需要特殊的接口電路，而且片上接口電路的濾波器可以濾去總線數據上的毛刺．因此I2C總線簡化了硬件電路PCB布線，降低了系統成本，提高了系統可靠性。因為I2C芯片除了這兩根線和少量中斷線，與系統再沒有連接的線，用戶常用IC可以很容易形成標準化和模塊化，便于重復利用。

    (2)I2C總線是一個真正的多主機總線，如果兩個或多個主機同時初始化數據傳輸，可以通過沖突檢測和仲裁防止數據破壞，每個連接到總線上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作為主機也可以作為從機，但同一時刻只允許有一個主機。數據傳輸和地址設定由軟件設定，非常靈活。總線上的器件增加和刪除不影響其他器件正常工作。

    (3)I2C總線可以通過外部連線進行在線檢測，便于系統故障診斷和調試，故障可以立即被尋址，軟件也利于標準化和模塊化，縮短開發時間。

    (4)連接到相同總線上的IC數量只受總線最大電容的限制，串行的8位雙向數據傳輸位速率在標準模式下可達100Kbit/s，快速模式下可達400Kbit/s，高速模式下可達3.4Mbit/s。

    (5)總線具有極低的電流消耗．抗高噪聲干擾，增加總線驅動器可以使總線電容擴大10倍，傳輸距離達到15m；兼容不同電壓等級的器件，工作溫度范圍寬。

6.RS232與RS485的區別

簡單地說，RS-232與RS-485的區別在于：傳輸方式不同、傳輸距離不同、RS-232 只允許一對一通信。

1、傳輸方式不同。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊. 而RS485則采用平衡傳輸，即差分傳輸方式。

2、傳輸距離不同。RS-232適合本地設備之間的通信，傳輸距離一般不超過20m。而RS-485的傳輸距離為幾十米到上千米。

3、RS-232 只允許一對一通信，而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128個收發器。

擴展資料：

1、RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。

2、RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊.收、發端的數據信號是相對于信號地，如從DTE設備發出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳（信號地）的電平。

3、典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。

4、針對rs232接口的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，rs-485就是其中之一，它具有以下特點：

（1）、rs-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2—6) v表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2—6)v表示。接口信號電平比rs-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與ttl電平兼容，可方便與ttl 電路連接。

（2）、rs-485的數據最高傳輸速率為10mbps 。

（3）、rs-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。

（4）、rs-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 3000米，另外rs-232接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而rs-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的rs-485接口方便地建立起設備網絡。

7.PLC可編程邏輯控制器

    PLC，可編程邏輯控制器，專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。

8.電表中3 路 24 位高精度△ － ∑型 A/D 轉換器對火線電流、零線電流、電壓分別進行采樣

是為了增加儀器的精確度。因為單相智能儀表是根據信號線和零線（地線）之間的電壓（或者電流）差值來進行測量的。這里要說明一下工業儀表測量輸出的信號問題，國際標準是：電壓為1-5V，電流為4-20mA。所以如果零線有電流的話會影響測量結果的。

9.UART通用異步收發傳輸器

通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART。它將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換。作為把并行輸入信號轉成串行輸出信號的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結上。

具體實物表現為獨立的模塊化芯片，或作為集成于微處理器中的周邊設備。一般是RS-232C規格的，與類似Maxim的MAX232之類的標準信號幅度變換芯片進行搭配，作為連接外部設備的接口。在UART上追加同步方式的序列信號變換電路的產品，被稱為USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)。

UART是一種通用串行數據總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現全雙工傳輸和接收。在嵌入式設計中，UART用于主機與輔助設備通信，如汽車音響與外接AP之間的通信，與PC機通信包括與監控調試器和其它器件，如EEPROM通信。 

UART作為異步串口通信協議的一種，工作原理是將傳輸數據的每個字符一位接一位地傳輸。

其中各位的意義如下：

    起始位：先發出一個邏輯”0”的信號，表示傳輸字符的開始。

    資料位：緊接著起始位之后。資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時鐘定位。

    奇偶校驗位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)，以此來校驗資料傳送的正確性。

    停止位：它是一個字符數據的結束標志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。 由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時也越慢。

    空閑位：處于邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送。

    波特率：是衡量資料傳送速率的指標。表示每秒鐘傳送的符號數（symbol）。一個符號代表的信息量（比特數）與符號的階數有關。例如資料傳送速率為120字符/秒，傳輸使用256階符號，每個符號代表8bit，則波特率就是120baud，比特率是120*8=960bit/s。這兩者的概念很容易搞錯。

基本結構編輯

⑴輸出緩沖寄存器，它接收CPU從數據總線上送來的并行數據，并加以保存。 

⑵ 輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數據，以發送時鐘的速率把數據逐位移出，即將并行數據轉換為串行數據輸出。

⑶ 輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現在串行數據輸入線上的數據逐位移入，當數據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數據轉換成并行數據。

⑷ 輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數據，然后由CPU取走。

⑸控制寄存器，它接收CPU送來的控制字，由控制字的內容，決定通信時的傳輸方式以及數據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數據字符的位數，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數等參數。

⑹狀態寄存器。狀態寄存器中存放著接口的各種狀態信息，例如輸出緩沖區是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態時，接口中的狀態檢測邏輯將狀態寄存器的相應位置“1”，以便讓CPU查詢。

工作原理編輯

發送接收

發送邏輯對從發送FIFO 讀取的數據執行“并→串”轉換。控制邏輯輸出起始位在先的串行位流，并且根據控制寄存器中已編程的配置，后面緊跟著數據位（注意：最低位 LSB 先輸出）、奇偶校驗位和停止位。

在檢測到一個有效的起始脈沖后，接收邏輯對接收到的位流執行“串→并”轉換。此外還會對溢出錯誤、奇偶校驗錯誤、幀錯誤和線中止（line-break）錯誤進行檢測，并將檢測到的狀態附加到被寫入接收FIFO 的數據中。 [3]

波特率產生

波特率除數（baud-rate divisor）是一個22 位數，它由16 位整數和6 位小數組成。波特率發生器使用這兩個值組成的數字來決定位周期。通過帶有小數波特率的除法器，在足夠高的系統時鐘速率下，UART 可以產生所有標準的波特率，而誤差很小。

數據收發

發送時，數據被寫入發送FIFO。如果UART 被使能，則會按照預先設置好的參數（波特率、數據位、停止位、校驗位等）開始發送數據，一直到發送FIFO 中沒有數據。一旦向發送FIFO 寫數據（如果FIFO 未空），UART 的忙標志位BUSY 就有效，并且在發送數據期間一直保持有效。BUSY 位僅在發送FIFO 為空，且已從移位寄存器發送最后一個字符，包括停止位時才變無效。即 UART 不再使能，它也可以指示忙狀態。BUSY 位的相關庫函數是UARTBusy( )

在UART 接收器空閑時，如果數據輸入變成“低電平”，即接收到了起始位，則接收計數器開始運行，并且數據在Baud16 的第8 個周期被采樣。如果Rx 在Baud16 的第8 周期仍然為低電平，則起始位有效，否則會被認為是錯誤的起始位并將其忽略。

如果起始位有效，則根據數據字符被編程的長度，在 Baud16 的每第 16 個周期（即一個位周期之后）對連續的數據位進行采樣。如果奇偶校驗模式使能，則還會檢測奇偶校驗位。

最后，如果Rx 為高電平，則有效的停止位被確認，否則發生幀錯誤。當接收到一個完整的字符時，將數據存放在接收FIFO 中。

中斷控制

出現以下情況時，可使UART 產生中斷：

FIFO 溢出錯誤

線中止錯誤（line-break，即Rx 信號一直為0 的狀態，包括校驗位和停止位在內）

奇偶校驗錯誤

幀錯誤（停止位不為1）

接收超時（接收FIFO 已有數據但未滿，而后續數據長時間不來）

發送

接收

由于所有中斷事件在發送到中斷控制器之前會一起進行“或運算”操作，所以任意時刻 UART 只能向中斷產生一個中斷請求。通過查詢中斷狀態函數UARTIntStatus( )，軟件可以在同一個中斷服務函數里處理多個中斷事件（多個并列的if 語句）。

FIFO 操作

FIFO 是“First-In First-Out”的縮寫，意為“先進先出”，是一種常見的隊列操作。 Stellaris 系列ARM 的UART 模塊包含有2 個16 字節的FIFO：一個用于發送，另一個用于接收。可以將兩個FIFO 分別配置為以不同深度觸發中斷。可供選擇的配置包括：1/8、 1/4、1/2、3/4 和7/8 深度。例如，如果接收FIFO 選擇1/4，則在UART 接收到4 個數據時產生接收中斷。

發送FIFO的基本工作過程： 只要有數據填充到發送FIFO 里，就會立即啟動發送過程。由于發送本身是個相對緩慢的過程，因此在發送的同時其它需要發送的數據還可以繼續填充到發送 FIFO 里。當發送 FIFO 被填滿時就不能再繼續填充了，否則會造成數據丟失，此時只能等待。這個等待并不會很久，以9600 的波特率為例，等待出現一個空位的時間在1ms 上下。發送 FIFO 會按照填入數據的先后順序把數據一個個發送出去，直到發送 FIFO 全空時為止。已發送完畢的數據會被自動清除，在發送FIFO 里同時會多出一個空位。

接收FIFO的基本工作過程： 當硬件邏輯接收到數據時，就會往接收FIFO 里填充接收到的數據。程序應當及時取走這些數據，數據被取走也是在接收FIFO 里被自動刪除的過程，因此在接收 FIFO 里同時會多出一個空位。如果在接收 FIFO 里的數據未被及時取走而造成接收FIFO 已滿，則以后再接收到數據時因無空位可以填充而造成數據丟失。