簡介：本章主要講解MSP430F14x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要包括以下內(nèi)容：
1、MSP430F14x的系統(tǒng)時鐘
2、MSP430F14X內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述
3、MSP430F14x的CPU
4、MSP430F14x的硬件乘法器
1，MSP430F14x的CPU
MSP430系列單片機(jī)的CPU采用16位精簡指令系統(tǒng)，集成有16位寄存器和常數(shù)發(fā)生器，能夠發(fā)揮代碼的最高效率。外圍模塊通過數(shù)據(jù)、地址和控制總線與CPU相連，CPU可以很方便的通過所有對存儲器的指令對外圍模塊進(jìn)行控制。
2，MSP430的主要特性：
※RISC指令集，27條內(nèi)核指令和7種尋址模式；
※寄存器資源豐富；
※寄存器操作為單周期；
※16位地址總線；
※常數(shù)發(fā)生器；
※直接的存儲器到存儲器訪問；
※位，字和字節(jié)操作方式。
3，MSP430單片機(jī)內(nèi)部由一個16位的ALU（算數(shù)邏輯單元）、16個寄存器和一個指令控制單元構(gòu)成。
16個寄存器中有4個為特殊用途，他們分別是：程序寄存器、堆棧指針、狀態(tài)寄存器和常數(shù)發(fā)生器。
R4-R15作為通用寄存器，而且都是單周期讀取的，操作非常快。它們可以進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算，也可以作為臨時的暫存單元；可以字操作，也可以字節(jié)操作。與80C51相比，MSP430沒有累加器A，所以，在MSP430中R4-R15都可以作為累加器，也就是去掉了累加器這個單元。
然后ALU算數(shù)邏輯單元，首先位寬是16位的，比8位的就大了1倍。然后就是數(shù)據(jù)總線和地址總線是分開的，加快了指令的執(zhí)行速度。所以，它的速度要比8051快很多。
其次呢，硅面積比8051小30%，可以使它的功耗更低。并且該款CPU在設(shè)計(jì)時，就考慮到C語言的問題，可以說是，專門為C語言開發(fā)的CPU。可以說，與51相比，做同樣的事情，用MSP430可以寫更少的代碼，用更少的周期。
程序流程通過程序計(jì)數(shù)器控制，而程序執(zhí)行的現(xiàn)場狀態(tài)體現(xiàn)在程序狀態(tài)字中。
4，程序計(jì)數(shù)器PC/R0
程序計(jì)數(shù)器是MSP430 CPU中最核心的寄存器，根據(jù)其操作數(shù)的多少，其指令長度分別為1、2或3字長。程序計(jì)數(shù)器指示出下一條即將執(zhí)行的指令的地址。程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容總是偶數(shù)，指向偶字節(jié)地址。程序計(jì)數(shù)器PC可以像其他寄存器一樣用所有指令和所有尋址方式訪問，但對程序寄存器的訪問必須以字為單位，否則，會清除高位字節(jié)。程序計(jì)數(shù)器PC的變化軌跡決定程序的流程，程序計(jì)數(shù)器PC的寬度決定了存儲器可以直接尋址的范圍。MSP430的程序計(jì)數(shù)器是16位的計(jì)數(shù)器，最多直接尋址的存儲空間高達(dá)64KB。
5，堆棧指針
系統(tǒng)堆棧在系統(tǒng)調(diào)用子程序或進(jìn)入中斷服務(wù)程序時，能夠保護(hù)程序計(jì)數(shù)器PC，然后將子程序的入口地址或者中斷矢量地址送程序計(jì)數(shù)器，執(zhí)行子程序或中斷服務(wù)程序。子程序或者中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，遇到返回指令時，將堆棧的內(nèi)容送到程序計(jì)數(shù)器中，程序流程又返回到原來的地方，繼續(xù)執(zhí)行。此外，堆棧可以在函數(shù)調(diào)用期間保存寄存器變量。局域變量和參數(shù)等。
堆棧指針SP總是指向堆棧的頂部。系統(tǒng)在將數(shù)據(jù)壓入堆棧時，總是先將堆棧指針SP的值減2，然后再將數(shù)據(jù)送到SP所指的RAM單元。將數(shù)據(jù)從堆棧中彈出正好與壓入過程相反，先將數(shù)據(jù)從SP所指示的內(nèi)存單元取出，再將SP值加2。
6，狀態(tài)寄存器SR/R2
狀態(tài)寄存器記錄記錄程序執(zhí)行過程的現(xiàn)場情況，在程序設(shè)計(jì)中有相當(dāng)重要的地位。
MSP430的狀態(tài)寄存器為16位，目前只用到前9位。
狀態(tài)寄存器各位的含義，見狀態(tài)寄存器說明表。
分別為：第0位，進(jìn)位標(biāo)志；第1位，零標(biāo)志；第2位，負(fù)標(biāo)志；第3位，中斷控制位；第4位，置位CPUOFF；第5位，置位OscOFF；第6位，SCG0置位；第7位，SCG1置位；第8位，溢出標(biāo)志。
7，常數(shù)發(fā)生器CG1,CG2/R2，R3
在16位寄存器中R2和R3為常數(shù)發(fā)生器，經(jīng)常使用的常數(shù)可以用常數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，而不必占用一個16位字。利用CPU的27條內(nèi)核指令配合常數(shù)發(fā)生器可以生成一些簡潔高效的模擬指令，這樣使CPU變的異常簡單。我們來看這張表格，可以看到，常數(shù)發(fā)生器所用常數(shù)的數(shù)值由尋址位As來定義。
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