MSP430單片機原理與應用倪雪課后部分參考答案

第1章1.簡述單片機的概念。答：單片機是單片微型計算機的簡稱，又稱為單片微型控制器（MicrocontrollerUnit，MCU），它是將中央處理器、控制器、存儲器、I/O接口等計算機的主要功能部件集成到一塊芯片上，構成了一個微型的計算機，即一塊芯片就是一臺計算機。簡述MSP430系列單片機的特點。答：MSP430單片機的特點主要有：超低功耗、強大的運算處理能力、高性能模擬技術及豐富的片內外設、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、靈活高效的開發(fā)環(huán)境。MSP430系列單片機是典型的“混合信號處理器”，其各系列都集成了哪些片內外設？答：MSP430系列單片機是典型的“混合信號處理器”，其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A（Timer_A）、定時器B（Timer_B）、硬件乘法器、串口（USART）、I2C總線、液晶驅動器、10位/12位/14位ADC、12位DAC、直接數(shù)據(jù)存?。―MA）、I/O端口、基本定時器（BasicTimer）、實時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。MSP430系列單片機主要包括哪幾種類型？答：MSP430系列單片機分為3種類型：OPT型、FLASH型和ROM型，其中FLASH型是國內選用的主流。不用類型的器件開發(fā)手段也不同，對于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后，再燒寫或掩膜芯片。對于FLASH型因其片內有JTAG調試接口，所以有較為方便的開發(fā)調試環(huán)境，還有可電擦寫的FLASH存儲器。簡述MSP430系列單片機的主要應用領域。答：MSP430系列單片機的應用領域有計算機網(wǎng)絡通信領域、儀器儀表領域、消費類電子產品領域、便攜式醫(yī)療設備領域、工業(yè)控制領域、安防系統(tǒng)領域。簡述MSP430G2553單片機主要包含哪些外設。答：MSP430G2553單片機具有豐富的外設，主要包括16位的RISCCPU、16KBFlash、512字節(jié)RAM、定時器、24個支持電容式觸摸感測的I/O口、10位A/D轉換器、串行通信模塊等。MSP430閃存存儲器的主要有哪些特性？答：MSP430閃存存儲器的特性主要包括：（1）生成內部編程電壓；（2）位、字節(jié)或字可編程擦除；（3）超低功耗操作；（4）支持段擦除和批量擦除；（5）可通過JTAG、ISP、BSL等編程；（6）工作電壓為1.8~3.6V，編程電壓為2.7~3.6V。簡述MP430系列單片機時鐘輸入源。答：MP430系列單片機的時鐘輸入源主要包括：基本低頻時鐘系統(tǒng)（LFXT1CLK）、鎖頻環(huán)高頻時鐘系統(tǒng)（XT2CLG）和片內數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)(（DCOCLK）。如何設置MSP430系列單片機的工作模式以適用于超低功耗應用？答：MSP430系列單片機通過狀態(tài)寄存器內的CPUOFF、OSCOFF、SCG0和SCG1控制位可配置出5種低功耗工作模式，如下表所示：工作模式控制位運行模式（AM）SCG1=0，SCG0=0，OSCOFF=0，CPUOFF=0低功耗模式0（LPM0）SCG1=0，SCG0=0，OSCOFF=0，CPUOFF=1低功耗模式1（LPM1）SCG1=1，SCG0=0，OSCOFF=0，CPUOFF=1低功耗模式2（LPM2）SCG0=1，SCG1=0，OSCOFF=0，CPUOFF=1低功耗模式3（LPM3）SCG0=1，SCG1=1，OSCOFF=0，CPUOFF=1低功耗模式4（LPM4）SCG0=X，SCG1=X，OSCOFF=1，CPUOFF=1MP430系列單片機可通過加電復位(POR)信號可通過哪些事件生成？答：POR是該單片機的復位信號，可通過下列事件生成：（1）單片機上電；（2）當配置復位模式時，引腳為低電平信號；（3）當PORON=1時，SVS為低電平。請簡述MSP430系列單片機的電源電壓監(jiān)控器（supplyvoltagesupervisors，SVS）的主要功能。答：SVS的功能主要包括：（1）AVCC監(jiān)控；POR的可選生成；（2）軟件可訪問的SVS比較器輸出；（3）低電壓條件下被鎖存和自由軟件訪問；（4）有14個可選擇的閾值；（5）外部通道管理外部電壓。簡述單片機最小系統(tǒng)的概念。答：單片機最小系統(tǒng)是指可以保證單片機工作的最簡單系統(tǒng)，一般主要包括電源、晶振和復位電路等。第2章1.簡述MSP430系列單片機的C語言中常量的類型。答：常量主要分為：整型常量、浮點型常量、字符型常量和字符串型常量。MSP430系列單片機的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些？答：MSP430系列單片機的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有：int、short、long、float、double、char。簡述運算符和表達式的聯(lián)系。答：運算符是對數(shù)據(jù)進行運算的符號，而表達式則是通過運算符將常量、變量或函數(shù)組成的式子。簡述C語言常用運算符的優(yōu)先級。答：C語言常用運算符優(yōu)先級為：算術運算符>關系運算符>邏輯運算符>賦值運算符，其中邏輯運算符中的“！”和位運算符中的“<<”與“>>”除外。復雜的表達式中，若有“()”、“[]”，則這類括號的優(yōu)先級最高。簡述開關語句的語法。答：開關語句是一種多分支的特殊條件語句，其與條件語句的多分支結構相比，開關語句的可讀性較好。開關語句的語法是：當條件滿足其某個分支條件case語句時，就執(zhí)行其后的語句；若分支條件case語句都不滿足時，則執(zhí)行default后的語句。簡述標準庫函數(shù)的定義以及在程序種調用時的注意事項。答：標準庫函數(shù)是編譯系統(tǒng)建立的具有特定功能、調用參數(shù)和返回值的函數(shù)。此類函數(shù)一般不需要定義，但調用前需要在程序開始處包含庫函數(shù)聲明的頭文件。指針與指針變量的區(qū)別是什么？答：C語言中，指針是用來存儲數(shù)據(jù)的地址，它是訪問數(shù)據(jù)的快捷方式，而不是直接存儲數(shù)據(jù)，所以，通過指針可以快速地訪問和操作其指向的數(shù)據(jù)。用一個變量來存放指針，這個變量稱為指針變量。MSP430單片機C語言的程序控制語句主要包括哪些？答：MSP430單片機C語言的程序控制語句主要有三種基本結構：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構。簡述C語言中選擇結構的概念。答：選擇結構又稱為分支結構或選取結構，其程序在執(zhí)行過程中，會有多路分支組成，根據(jù)給定的條件進行判斷，再根據(jù)判斷結果來決定執(zhí)行哪一條分支執(zhí)行，而其他分支則被直接跳過。C語言中的兩種選擇結構語句為：條件語句if和開關語句switch。10.簡述循環(huán)結構的定義及其分類。答：循環(huán)結構是指在給定條件成立的情況下，反復執(zhí)行某一段代碼，它是最能發(fā)揮單片機特長的程序結構之一，其主要格式有3種：for語句、while語句和dowhile語句。第3章1.簡述MSP430單片機I/O端口的特點。答：以MSP430G2553單片機為例，I/O端口主要具有以下特征：（1）每個I/O端口可以進行字節(jié)操作，也可以獨立進行位操作；（2）每個I/O引腳的輸入和輸出功能可以任意設置，組合使用；（3）每個I/O端口具有獨立的控制寄存器；（4）每個I/O引腳具有一個可單獨編程的上拉/下拉電阻；（5）P1和P2端口具有中斷功能。2.簡述MSP430單片機I/O端口的驅動能力，列舉常見的提高I/O端口驅動能力的措施。答：以MSP430G2553單片機為例，每個I/O引腳允許的最大灌/拉電流為6mA，總電流不超過48mA?？梢?，MSP430430單片機的I/O口具有一定的帶負載能力，但電流較小，驅動能力有限。當驅動大功率負載時（如電機），由于負載需要提供的電流（或電壓）超過了單片機I/O引腳所能提供的最大電流（或電壓），所以需要增加驅動電路，以提高單片機I/O端口的驅動能力。驅動電路一般采用三極管、MOS管等分立元件或現(xiàn)有IC芯片（如74LS06、74LS07、74LS245、74LS373、74HC573等）。3.如何初始化I/O端口的輸入輸出方向？答：用戶可以通過設置方向控制寄存器PxDIR和輸入寄存器PxIN（或輸出寄存器PxOUT）中相應的位來選擇I/O端口的輸入輸出方向。4.說明引腳上拉電阻和下拉電阻的作用，如何選擇上下拉電阻？答：MSP430單片機I/O端口電路內置了上拉電阻和下拉電阻。上拉電阻的作用是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，當IO端口設置為輸入狀態(tài)時，它的常態(tài)為高電平。下拉電阻的作用是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在低電平，當IO端口設置為輸入狀態(tài)時，它的常態(tài)為低電平。可通過設置上拉/下拉電阻使能寄存器PxREN用于控制上拉/下拉電阻是否開啟，然后通過PxOUT寄存器設置電阻是上拉還是下拉。5.數(shù)碼管靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示各有什么特點?分別用在什么場合？答：靜態(tài)顯示就是每個數(shù)碼管的段碼都單獨由單片機的一個8位I/O端口驅動，而公共端根據(jù)數(shù)碼管的類型連接VCC或GND。單片機只需要向I/O口輸出需要顯示的段碼，數(shù)碼管就可以一直顯示對應的字符，并保持常亮狀態(tài)。靜態(tài)顯示方式編程簡單、顯示穩(wěn)定、亮度高、節(jié)約CPU時間，但每個數(shù)碼管單獨占用一個I/O端口，占用I/O端口資源較多。適合于數(shù)碼管較少的場合。動態(tài)顯示就是所有數(shù)碼管的段碼線并聯(lián)在一起，由單片機的一個8位I/O端口驅動，而每個數(shù)碼管的公共端則由各自獨立的I/O線實現(xiàn)位選控制。每隔一段時間輪流點亮每位數(shù)碼管，利用數(shù)碼管的余輝效應和人眼的“視覺暫留”現(xiàn)象，通過控制每位數(shù)碼管的點亮時間和間隔，就可以達到多位數(shù)碼管“同時”顯示的效果。采用動態(tài)顯示的方式占用單片機的I/O端口資源較少、接口電路簡單，功耗更低，但其編程稍顯復雜，適合數(shù)碼管應用較多的場合。6.如何利用I/O端口驅動數(shù)碼管，從0~9循環(huán)顯示？答：參考實驗3.1。7.簡述獨立鍵盤和矩陣鍵盤的優(yōu)缺點，以及各自的適用場合。答：獨立鍵盤就是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，判別時相互之間互不干擾，其優(yōu)點是電路配置靈活，按鍵判別容易，反應速度快，但按鍵較多時也會占用過多的I/O口資源，一般用于鍵少或操作速度較高的場合。矩陣按鍵就是按鍵位于行列交叉點上，占用I/O口線少，但判鍵速度慢，多用于設置數(shù)字鍵，常用于按鍵數(shù)目較多的系統(tǒng)設計中。8.簡述按鍵出現(xiàn)抖動的原因以及消除抖動的常用方法。答：通常按鍵開關為機械彈性開關，在機械觸點斷開和閉合的瞬間都會伴隨著一連串的抖動，一般持續(xù)5~10ms。由于單片機CPU的處理速度為微秒級，一次按鍵的閉合或釋放可能造成單片機的多次響應，為了確保單片機對一次按鍵動作僅作一次處理，就需要消除“去抖”。消除按鍵抖動的方法主要有硬件和軟件兩種。硬件消抖就是采用RS觸發(fā)器、并聯(lián)電容、專用去抖芯片等硬件去除抖動，可用于按鍵較少、實時性較高的場合；軟件消抖則是采用軟件延時的方法，通過避開抖動時間段，先后兩次對按鍵狀態(tài)進行檢測并確認9.設計一個數(shù)字時鐘，采用6位數(shù)碼管分別顯示時、分、秒。略。10.設計一個花樣流水燈控制系統(tǒng)，要求利用按鍵開關，控制流水燈的開始，暫停，模式切換和停止。略。第4章1.什么是中斷？什么是中斷系統(tǒng)？答：中斷是指CPU在正常運行程序時，由于內部或外部發(fā)生了某個事件，需要CPU暫時中止正在執(zhí)行的程序，轉去執(zhí)行該事件的處理程序，待處理完畢后再返回中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原程序的過程。能夠實現(xiàn)中斷功能的軟硬件系統(tǒng)成為中斷系統(tǒng)。2.什么是中斷源？MSP430單片機有哪些中斷源？答：能夠引起中斷的事件或發(fā)出中斷請求的信號源稱為中斷源。MSP430單片機中斷源有系統(tǒng)復位中斷源、不可屏蔽中斷源和可屏蔽中斷源。3.什么是單源中斷？什么是多源中斷？答：單源中斷是指一個中斷源獨占一個中斷向量；而多源中斷是指多個中斷源共用一個中斷向量。4.對于多源中斷，如何正確識別觸發(fā)中斷的中斷源？答：為了區(qū)別出不同的中斷源，單片機為每個中斷源設置了一個中斷標志位，通過檢測中斷標志位可以完成中斷源的定位。5.簡述MSP430單片機的中斷處理過程。答：中斷全過程一般包括中斷請求、中斷響應、中斷服務和中斷返回四個步驟。中斷首先需要中斷源發(fā)出中斷請求，且CPU允許響應后才會發(fā)生。中斷響應是從CPU接收一個中斷請求開始至執(zhí)行第一條中斷服務程序指令結束。中斷服務是指CPU執(zhí)行中斷服務程序的過程。當中斷服務程序執(zhí)行完畢后，需要返回到主程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行接下來的程序。6.MSP430單片機是如何設定中斷優(yōu)先級的？答：MSP430單片機中斷的優(yōu)先級是固定的，取決于該模塊在連接鏈中的排序。約靠近CPU/NMIRS端，模塊的中斷優(yōu)先級越高；反之，距離CPU/NMIRS端越遠，模塊的中斷優(yōu)先級越低。7.中斷服務函數(shù)有哪些特點？答：中斷服務函數(shù)是一個特殊的函數(shù)，沒有輸入?yún)?shù)和返回值，不能被其他函數(shù)調用。中斷服務函數(shù)具有固定的定義格式。8.MSP430G2系列單片機哪些端口具有中斷功能？答：MSP430G2系列單片機的P1和P2端口具有中斷功能。9.MSP430G2系列單片機中，與中斷有關的I/O端口寄存器有哪些？答：與中斷有關的I/O端口寄存器有中斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和中斷標志寄存器PxIFG 。10.結合外部中斷仿真實驗，簡述I/O端口用作輸入時，若采用外部中斷方式，需要進行哪些初始化設置？答：外部中斷方式初始化設置包括：方向控制寄存器PxDIR、輸出寄存器PxOUT、中斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和中斷標志寄存器PxIFG。11.設計一個按鍵計數(shù)系統(tǒng)，要求采用外部中斷進行按鍵控制，計數(shù)結果通過2位數(shù)碼管顯示。略。第5章1.MSP430單片機有哪些定時器資源？答：MSP430單片機定時器資源有：定時器A（Timer_A）、看門狗定時器（WDT）、定時器B（Timer_B）、基本定時器（BasicTimer1）、實時時鐘（RTC）等。不同型號的單片機定時器資源略有差異。2.簡述定時器A的結構和特點。答：定時器A（Timer_A）由一個16位的定時器/計數(shù)器（TimerBlock）和多個捕獲/比較模塊（CCRx）構成，具有定時、捕獲/比較和PWM輸出等功能。定時器A主要有以下特性：（1）具有16位計數(shù)器，4種計數(shù)工作模式；（2）多種可選的計數(shù)時鐘源：低速時鐘ACLK、高速時鐘SMLCK和外部時鐘；（3）具有多個可配置輸入端的捕獲/比較寄存器；（4）支持多時序控制，多個捕獲/比較功能以及多種輸出波形（PWM）；（5）具有中斷服務功能：當定時時間到或滿足捕獲/比較條件下，將觸發(fā)定時器A中斷；（6）具有8種輸出方式的多個可配置輸出單元。3.定時器A有幾種工作模式？試說明其異同點。答：定時器A計數(shù)器功能是對輸入的時鐘脈沖進行計數(shù)，共有4種工作模式：停止模式、增計數(shù)模式、連續(xù)計數(shù)模式和增/減計數(shù)模式。停止模式下定時器A暫停計數(shù)；增計數(shù)模式下，計數(shù)器從0開始增計數(shù)直到TAxCCR0，然后從0開始重新計數(shù)；連續(xù)計數(shù)模式下，計數(shù)器從0開始增計數(shù)直到0xFFFF，又從0開始重新計數(shù)。增/減計數(shù)模式下，計數(shù)器先從0增計數(shù)到TAxCCR0的值，然后再減計數(shù)到零，如此循環(huán)。4.定時器A有幾個中斷源和幾個中斷向量？它們的對應關系是什么？答：定時器A有4個中斷源，分別是定時器溢出中斷，捕獲/比較寄存器TAxCCR0中斷、捕獲/比較寄存器TAxCCR1中斷、捕獲/比較寄存器TAxCCR2斷。定時器A共有2個中斷向量，分別是：TIMERx_A0_VECTOR和TIMERx_A1_VECTOR。其中，捕獲/比較寄存器TAxCCR0中斷較為特殊，單獨占用中斷向量TIMERx_A0_VECTOR，為單源中斷，具有最高優(yōu)先級；而定時器溢出和捕獲/比較寄存器TAxCCR1、捕獲/比較寄存器TAxCCR2三個中斷共享中斷向量TIMERx_A1_VECTOR，屬于多源中斷。5.利用定時器A如何實現(xiàn)比較功能？答：設置寄存器TAxCCTLn中CAP=0，使定時器A中捕獲/比較模塊工作在比較模式。然后設置TAxCCRn的值，由比較器不斷地與主計數(shù)器TAxR的值進行比較。6.利用定時器A如何實現(xiàn)捕獲功能？答：設置寄存器TAxCCTLn中CAP=1，使定時器A中捕獲/比較模塊工作在捕獲模式；設置主計數(shù)器為連續(xù)計數(shù)模式；由捕獲方式控制位CM1和CM0選擇信號捕獲的條件；由控制位SCS選擇確定捕獲時刻與定時器時鐘是否同步。7.簡述定時器A的輸出模式。答：定時器A中每個捕獲/比較模塊都包含一個輸出單元，用于產生各類輸出信號，如單穩(wěn)態(tài)脈沖波、PWM波、移相波等。輸出單元主要由輸出控制單元和D觸發(fā)器構成，輸入信號來自于計數(shù)器模塊和比較單元的EQUn信號，輸出信號OUTx由單片機引腳輸出。每個輸出單元有8種輸出方式，由控制寄存器TAxCCTLn中的控制位OUTMODx選擇。每種輸出方式基于EQUn信號自動改變定時器輸出引腳的輸出電平，從而在無須CPU的干預下產生對應的輸出信號。8.簡述看門狗定時器的結構和原理。答：MSP430系列單片機內部集成了看門狗定時器?？撮T狗定時器主要由時鐘選擇邏輯單元、看門狗計數(shù)器、口令比較器、看門狗控制寄存器、中斷產生邏輯單元等構成?？撮T狗電路具有SMCLK和ACLK兩種時鐘源，通過一個16位加法計數(shù)器WDTCNT對SMCLK或ACLK時鐘源產生的周期信號進行計數(shù)，有四種計數(shù)周期可選。WDTCNT不能直接通過軟件訪問，必須通過看門狗定時器的控制寄存器WDTCTL來控制。如果應用程序不需要看門狗功能，可將其關閉，也可用作一個普通的8位定時器使用。9.看門狗定時器有幾種工作方式？試說明其不同之處。答：看門狗定時器有2種工作模式：看門狗模式或定時器模式。看門狗模式下，用戶需要周期性地對WDTCNT寄存器清零，防止WDT溢出產生復位。在定時器模式下，定時時間可通過軟件對WDTCTL寄存器中WDTCNTCL置位并進行初始化，一旦WDT定時時間溢出，即產生中斷，此時看門狗定時器用作一般定時器。10.設計一個60S倒計時器，采用兩位數(shù)碼管顯示，要求使用定時器A作為秒計時器。略。11.利用定時器A輸出周期為20ms，占空比分別為75%和20%的PWM矩形波。略。第6章1.簡述并行通信和串行通信的特點，以及各自的適用場合。答：并行通信是指使用多條數(shù)據(jù)線同時傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)的各個位。該方式傳輸速度非?？欤褂脗鬏斁€較多，傳輸成本較高，一般適合于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，例如：單片機內部各部件的數(shù)據(jù)傳輸。串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位依次進行傳輸。相比并行通信，串行通信方式傳輸速度慢、占用I/O口線少，特別適合于單片機與單片機、單片機與外設之間的遠距離通信。2.簡述異步串行通信和同步串行通信的異同點。答：異步通信是以字符為單位進行傳輸，字符與字符之間的傳輸間隔是任意的，同一字符內的各數(shù)據(jù)位保持同步。同步通信是以數(shù)據(jù)塊（一組字符）為單位進行傳輸，字符與字符之間傳輸無間隔。3.MSP430系列單片機中有哪幾種串行通信接口？答：MSP430系列單片機具有三種串行通信接口：USI模塊、USART模塊和USCI模塊。4.什么是USCI？USCI模塊支持哪幾種串行通信模式？答：USCI是MSP430單片機通用串行通信接口的新標準。USCI模塊支持UART、SPI、I2C通信、IrDA和LIN等通信。5.簡述USCIUART模式的主要特點。答：USCIUART模式的主要特點有：（1）采用奇偶校驗或無校驗的7位或8位數(shù)據(jù)傳輸；（2）具有獨立的發(fā)送和接收移位寄存器；（3）具有獨立的發(fā)送和接收緩沖寄存器；（4）最低有效位(LSB)優(yōu)先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；（5）多機模式下內置空閑線和地址位通信協(xié)議；（6）接收起始位觸發(fā)邊沿檢測從LMPx模式中自動喚醒；（7）可編程分頻因子為整數(shù)或小數(shù)的波特率；（8）具有錯誤檢測和抑制的狀態(tài)標志；（9）具有地址檢測的狀態(tài)標志；（9）具有獨立接收和發(fā)送中斷的能力。6.USCIUART模式下波特率如何設置？答：（1）低頻模式中，波特率發(fā)生器使用一個預分頻器和一個調制器產生位時鐘時序。對于一個給定的BRCLK時鐘源，使用的波特率決定了所需的分頻系數(shù)N：分頻系數(shù)的整數(shù)部分由預分頻器實現(xiàn)（INT為取整）：UCBRx=INT(N)小數(shù)部分由調制器實現(xiàn)（round為四舍五入取整）：UCBRSx=round((N-INT(N))×8)（2）過采樣模式下，使用一個16分頻器和調制器來產生比BITCLK快16倍的BITCLK16；再將BITCLK16通過第二個16分頻器和調制器產生BITCLK。分頻器被設置為：UCBRx=INT(N/16)調制器被設置為：UCBRFx=round((N/16)-INT(N/16))×16)7.USCIUART模式支持哪幾種多機模式？各自特點是什么？答：USCI支持兩種多機通信模式：線路空閑多機模式和地址位多機模式?？臻e多機模式下，數(shù)據(jù)的傳輸是以字符塊的形式進行的，每個字符塊至少包括一個地址字符和一個數(shù)據(jù)字符，數(shù)據(jù)塊之間被較長的空閑時間分開。地址位多機模式下，數(shù)據(jù)的傳輸也是以字符塊的形式進行，字符包含一個附加的位作為地址標志。8.什么是SPI？簡述USCISPI通信的特點。答：串行外設接口（SerialPeripheralInterface，SPI）是Motorola公司提出的一種同步串行通信總線，它可以使單片機與各種外圍設備以串行的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。USCISPI通信的特點包括：（1）7位或8位傳輸數(shù)據(jù)長度；（2）最低有效位(LSB)優(yōu)先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模式；（3）3線和4線SPI控制；（4）具有主機模式或從機模式；（5）獨立的發(fā)送和接收移位寄存器；（6）獨立的發(fā)送和接收緩存寄存器；（7）支持連續(xù)發(fā)送和接收操作；（8）可選的時鐘極性和相位控制；（9）主機模式下，可編程的時鐘頻率；（10）獨立的接收中斷和發(fā)送中斷功能；（11）從機模式可工作于LPM4低功耗模式。9.USCISPI有幾種工作模式？如何配置？答：USCISPI有主機模式和從機模式。通過設置USCI_A0/USCI_B0控制寄存器0中的UCMST控制位進行配置。當控制位UCMST=1時，USCI模塊工作在SPI主機模式；當控制位UCMST=0時，USCI模塊工作在SPI從機模式10.什么是I2C總線？其有什么特點？答：I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是由Philips公司開發(fā)的一種雙向同步串行總線。它只需要兩根線，就可以實現(xiàn)器件之間數(shù)據(jù)的交換和傳遞。I2C總線具有接口線少、控制簡單、通信速率高等優(yōu)點，常用于微控制器和外圍設備之間的通信。11.簡述USCII2C模式的邏輯結構和原理。答：I2C模式下USCI模塊主要包括I2C接收部件、I2C狀態(tài)機、I2C發(fā)送部件和I2C時鐘發(fā)生器四個部分。I2C時鐘發(fā)生器用于產生I2C通信所需的串行同步時鐘UCxSCL信號。I2C發(fā)送部分用于I2C協(xié)議下的數(shù)據(jù)發(fā)送工作，主要包括發(fā)送緩沖寄存器（UCB0TXBUF）、發(fā)送移位寄存器和從機地址寄存器（UCB0I2CSA）三個部分。I2C接收部分可以自動檢測I2C總線上的信號。主要包括接收緩沖寄存器（UCB0RXBUF）、接收移位寄存器和主機地址寄存器（UCB0I2COA三個部分。I2C狀態(tài)機用于控制和查詢當前通信過程中的狀態(tài)信息，主要反應在狀態(tài)寄存器的各個控制位中。12.說出USCII2C串行數(shù)據(jù)格式。答：I2C串行通信標準的數(shù)據(jù)格式包括起始信號、從設備地址、數(shù)據(jù)傳輸和停止信號4個部分。起始和停止信號是由主機產生。當SCL時鐘線為高電平時，SDA數(shù)據(jù)線上由高電平至低電平的跳變將產生起始信號。主機發(fā)送一個起始信號后，啟動一次I2C通信。I2C總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以字節(jié)為單位，最高有效位優(yōu)先。傳輸?shù)牡谝粋€字節(jié)由7位從機地址和1位讀寫標志位組成。當=0時，主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)。當=1時，主機接收數(shù)據(jù)。每次傳輸完一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，從機需要向主機發(fā)送一個特定的低電平脈沖以表示接收到數(shù)據(jù)，該低電平位于第9個SCL時鐘上，即為應答信號ACK。當SCL時鐘線為高電平時，SDA數(shù)據(jù)線上由低電平至高電平的跳變將產生停止信號。全部數(shù)據(jù)傳輸結束后，由主機發(fā)送停止信號，結束通信。13.USCII2C有幾種工作模式，如何配置？答：在I2C模式下，USCI模塊可以工作于主機模式或從機模式。當UCMODEx=11、USCYNC=1、UCMST=1時，USCI模塊工作于I2C模式下的主機模式；當UCMODEx=11、USCYNC=1、UCMST=0時，USCI模塊工作于I2C模式下的從機模式。14.簡述UART、SPI、I2C三種通信方式的異同點。答：UART為異步串行通信，一般由TXD、RXD、GND三根線組成，不需要時鐘線，收發(fā)雙方需要提前約定對應的波特率，速度較慢；I2C是一種半雙工同步通信，采用1根數(shù)據(jù)線和1根時鐘線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。SPI是一種全雙工同步通信，通常采用2根數(shù)據(jù)線、1根時鐘線以及1根片選線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，速度快。I2C和SPI通信都需要統(tǒng)一的時鐘線。第7章1.MSP430系列單片機比較器A+有哪些部分組成？其主要功能是什么？答：比較器A+由8個輸入通道（CA0~CA7）、模擬電壓比較器、參考電壓發(fā)生器、輸出濾波器和一些控制單元組成。主要功能是通過比較模擬電壓同相端“+”和反相端“-”兩個輸入端電壓的大小，然后設置輸出信號CAOUT的值。如果V+>V-，CAOUT輸出高電平；反之，CAOUT輸出低電平。2.比較器A+的特點主要有哪些？答：比較器A+的特點主要包括：（1）同相端和反相端輸入多路復用；（2）軟件選擇RC濾波器作為比較器輸出；（3）輸出可用作定時器A的捕獲輸入；（4）軟件控制端口輸入緩沖；（5）具有中斷能力；（6）可選擇的參考電壓發(fā)生器；（7）比較器和參考電壓發(fā)生器支持低功耗。3.描述用戶對比較器A+操作的基本流程。答：用戶可以通過軟件配置，實現(xiàn)對比較器A+的操作，基本操作流程如下：（1）打開比較器單元；（2）打開參考電壓發(fā)生器單元（若比較器的輸入信號全為外部輸入，則可關閉該單元）；（3）選擇相應輸入信號連接到比較器的輸入端口；（4）選擇配置相關寄存器；（5）使能中斷信號（若需要）；（6）讀取比較輸出信號。4.比較器A+輸出是否要選擇濾波器？原因是什么？如何設置？答：比較器A+輸出需要選擇濾波器，原因是比較器輸出的振蕩會降低比較結果的精度和分辨率，選擇輸出濾波器可以減少由比較器振蕩產生的誤差。通過設置控制位CAF=1時，比較器輸出通過一個片上電阻電容(RC)濾波器進行濾波。5.比較器A+是否具有中斷能力？若有，中斷向量和中斷標志位分別是什么？答：比較器A+具有中斷能力，比較器A+中斷向量為COMPARATORA_VECTOR，中斷標志位是CAIFG。6.結合電壓檢測系統(tǒng)設計實例，說明比較器A+如何進行初始化配置。略。第8章1.為什么要進行模數(shù)轉換？答：單片機在控制、檢測等領域應用廣泛，其檢測和控制對象常常是一些連續(xù)變化的物理量，如溫度、濕度、壓力、速度等，這些物理量由傳感器轉換為模擬電壓信號或模擬電流信號。由于單片機是一個典型的數(shù)字系統(tǒng)，不能直接處理模擬信號。因此，需要通過模數(shù)轉換器（ADC）將模擬信號轉化為數(shù)字信號供單片機處理和控制。2.模數(shù)轉換的基本原理是什么？答：模數(shù)轉換一般包括采樣、保持、量化和編碼四個步驟。采樣就是將輸入的連續(xù)信號實現(xiàn)時間上的離散化，即按照一定的時間間隔采集信號的瞬時值。由于輸入信號的幅度是不斷變化的，而模數(shù)轉換需要一定的轉換時間，轉換期間內采集的樣值不能改變，因此，需要將采樣值保持一段時間，直至下一次采樣，這個過程叫作保持。采樣和保持功能是由采樣保持電路實現(xiàn)的。量化就是將連續(xù)的幅度值按量化單位取整，變?yōu)橛邢迶?shù)量的離散值。將量化后的結果按一定的數(shù)制形式表示出來，以作為轉換后的數(shù)字量輸出，該過程即為編碼。3.常用的模數(shù)轉換的類型有哪些？各有什么特點？答：ADC常見類型有：一類是直接型ADC，將輸入的電壓信號直接轉換成數(shù)字代碼輸出，不需要經(jīng)過中間任何變量，常用的有逐次逼近型ADC、并行比較型ADC等；另一類是間接型ADC，將輸入的電壓轉換成某種中間變量(時間、頻率、脈沖寬度等)，然后再將這個中間量變成數(shù)字代碼輸出。常用的有雙積分型ADC、Σ-Δ型ADC、V/F型ADC等。4.衡量模數(shù)轉換性能的指標有哪些？其含義是什么？答：衡量ADC性能的主要指標為轉換精度和轉換速度，其中，轉換精度由分辨率和量化誤差來描述。（1）分辨率是指ADC能夠分辨的輸入模擬信號的最小變化量，與ADC的位數(shù)有關；（2）量化誤差是指用有限數(shù)字對模擬輸入量進行離散量化所引起的誤差，它表示ADC實際輸出的數(shù)字量和理論上輸出的數(shù)字量之間的差別；（3）轉換速度是指完成一次模數(shù)轉換所需時間的倒數(shù)。轉換時間越短，轉換速度越快。5.簡述MSP430G2系列單片機中ADC10模塊的結構組成和原理。答:MSP430G2系列單片機中ADC10模塊主要由ADC內核、16路模擬輸入開關、參考電壓模塊、轉換時鐘模塊、采樣時鐘模塊、數(shù)據(jù)傳輸控制器等構成。ADC內核由一個采樣保持電路和10位逐次逼近型（SAR）轉換器組成。采樣保持電路的作用是對輸入的高速信號進行瞬時采樣時，ADC保持當前采樣結果不變，直至轉換完成，以確保ADC轉換過程中信號的穩(wěn)定。ADC轉換器將輸入的模擬量轉換成10位數(shù)字量，并存儲在ADC10MEM寄存器中。ADC模塊支持8個外部通道輸入和4個內部通道