MSP430

只看该作者 · 2019-11-30 22:30

MSP430 系列采用的是“冯-诺依曼”结构，ROM、RAM 在同一地址空间，使用一组地址数据总线。中央处理单元采用了精简的、高透明的、高效率的正交设计，它包括一个 16 位的ALU（算术逻辑运算单元），16 个寄存器，一个指令控制单元，16 个寄存器中有 4 个为特殊用途，扮演重要角色，分别是：程序计数器、堆栈指针、状态寄存器、常数发生器。程序流程通过程序计数器控制，而程序执行的现场状态体现在程序状态字中。

只看该作者 · 2019-11-30 22:32

MSP430 CPU 中的 16 个寄存器

只看该作者 · 2019-11-30 22:32

程序计数器 PC
MSP430 的指令根据其操作数的多少，其指令长度分别为 1、2 或 3 字长。程序计数器指
示出下一条即将执行的指令的地址。因此程序计数器 PC 的内容总是偶数，指向偶字节地址。
其内容在调试程序时，可以通过寄存器窗口查看。

只看该作者 · 2019-11-30 22:33

系统堆栈指针 SP
系统堆栈是在系统调用子程序或进入中断服务程序时，保护程序计数器 PC。而堆栈指针
SP 总是指向堆栈的顶部。系统在进行将数据压入堆栈操作时，总是先将堆栈指针 SP 的值减
2，然后再将数据送到 SP 所指的 RAM 单元。将数据从堆栈中弹出正好相反：先将数据从 SP 所
指示的内存单元取出，再将 SP 的值加 2。堆栈的操作有两种情况：隐式与显示。系统对堆栈
的操作为隐式，主要为自动保存 PC 的数值。在用户程序中也可对 SP 操作。

只看该作者 · 2019-11-30 22:37

图 2.1（a）表示进行堆栈操作之前的 RAM 情况；图 2.1（b）表示执行 PUSH #8H 操作之后的情况；图 2.1（c）表示执行 POP R15 之后的情况。

只看该作者 · 2019-11-30 22:37

状态寄存器 SR
状态寄存器记录程序执行过程中的现场情况，在程序设计中有相当重要的地位。MSP430，的状态寄存器为 16 位，目前只用到前 9 位，其结构如下：

只看该作者 · 2019-11-30 22:38

Bit0 C 进位标志当运算结果产生进位时置位，否则复位。
Bit1 Z 零标志当运算结果为 0 时置位，否则复位。
Bit2 N 负标志当运算结果为负时置位，否则复位。
Bit3 GIE 中断控制位置位允许中断，复位禁止所有的中断。该位由中断复位，RETI
指令置位，也可以用指令改变。
Bit4 CPUOff CPU 控制位置位使 CPU 进入关闭模式，此时除了 RAM 内容、端口、寄存器
保持外，CPU 处于停止状态，可用所有允许的中断将 CPU 从此
状态唤醒。
Bit5 OSCOff 晶振控制位置位使晶体振荡器处于停止状态， CPU 从此状态唤醒只有在 GIE
置位的情况下由外部中断或 NMI 唤醒，要设置 OSCOff=1 必须同
时设置 CPUOff=1。
Bit6 SCG0 此位与位 7 一起控制系统时钟发生器的 4 种活动状态。
Bit7 SCG1 此位与位 6 一起控制系统时钟发生器的 4 种活动状态。

Bit8 V 当算术运算结果超出有符号数范围时置位。

只看该作者 · 2019-11-30 22:40

常数发生器 CG1 与 CG2
在 16 个寄存器中 R2 与 R3 为常数发生器，利用 CPU 的 27 条内核指令配合常数发生器可
以生成一些简洁高效的模拟指令。表 2.2 给出了 CG1、CG2 可以产生的常数。

只看该作者 · 2019-11-30 22:41

通过下面的例子，看看模拟指令怎样利用常数发生器的。
CLR DST ；将 DST 单元清零这不是内核指令，是一条模拟指令，汇编器将 As=00,R3=0，用MOV R3，DST来模拟。

只看该作者 · 2019-11-30 22:41

通用寄存器
R4-R15 为通用工作寄存器。MSP430 的通用寄存器是 430 活动的大部分场所，可以执行
算术逻辑运算，也可以作为临时的暂存单元。可以字操作，也可以字节操作。比如：
MOV #1234H,R15 执行后 R15 内容为 1234H
MOV.B #23H, R15 执行后 R15 内容为 0023H
ADD.B #34H, R15 执行后 R15 内容为 0057H
MSP430 指令的寻址方式包括立即寻址、索引寻址、符号寻址和绝对寻址。这四种寻址方
式均可用于源操作数，而索引、符号和绝对寻址方式只可用于目的操作数。源操作数和目的
操作数的指令集需占用代码存储器中的１到３个字。

只看该作者 · 2019-11-30 22:42

MSP430 的存储器组织
MSP430 系列的存储空间采用“冯-诺依曼”结构，ROM、RAM 在同一地址空间，使用一组
地址数据总线。而存储空间的组织又分大模式与小模式，在小模式时，总的寻址空间为 64K；
大模式时，总的寻址空间为 1MB。小模式时采用线形寻址空间；大模式时代码可访问 16 个 64KB
的代码段，数据可访问的地址空间为 16 个 64KB 的页，即为分段分页方式。图 2.2 为总的存
储空间示意图。

只看该作者 · 2019-11-30 22:43

当存储器组织为 64KB 或更少时采用小模式，地址空间为最低的 64KB，而目前的器件都
设计成小模式，最大的存储空间组织为 60KB。在小模式中，所有的程序存储器、数据存储器、
I/O 口、其它外围模块的控制器等等都安排在 64KB 空间中。现在我们只讨论 64K 存储空间的
使用情况。
由于采用“冯-诺依曼”结构，ROM、RAM 在同一地址空间，从 0000H 到 0FFFFH 这一段范围
内从低到高分别是：特殊功能寄存器、外围模块、数据存储器、程序存储器、中断向量表。根
据具体的不同型号其存储器的具体组织不一样。

只看该作者 · 2019-11-30 22:43

数据存储器 RAM
MSP430 的数据存储器位于存储器地址空间的 0200H 以上，这些存储器一般用做数据的保
存与堆栈的使用，同时也是数据运算的场所，在特殊场合还可以用做程序存储器使用。可以字
操作、也可以字节操作，通过指令后缀加以区别。但用做程序存储器时只能字操作。字与字节
操作情况参见图

只看该作者 · 2019-11-30 22:44

在字节操作时，每 8 位为一个操作单位；在字操作时，每两个字节为一个操作对象，而且
对准偶地址操作。比如：
MOV.B #20H，&221H 执行后地址 221H 内容为 20H
MOV.B #324H,&221H 执行后地址 221H 内容为 24H
MOV.W #3234H,&222H 执行后字节地址 222H 内容为 34H，地址 223H 内容为 32H
MOV.W #324H,&221H 执行后地址 221H 内容为 03H，地址 220H 内容为 24H
RAM 空间还可以进行运算，比如：
MOV.B #33H,&220H 执行后地址 220H 内容为 33H
ADD.B #22H,&220H 执行后地址 220H 内容为 55H
MOV.B #11H,&221H 执行后地址 221H 内容为 11H
ADD #1234H,&220H 执行后地址 220H 内容为 89H,执行后地址 221H 内容为 23H
RLA &220H 执行后地址 220H 内容为 12H, 执行后地址 221H 内容为 47H
FLASH 型的器件还有信息存储区，也可以用来做数据 RAM 使用，同时它是 FLASH 型，数据
掉电后不丢失，可以保存重要参数。

只看该作者 · 2019-11-30 22:44

程序存储器 ROM
程序 ROM 区为 0FFFFH 以下一定数量存储空间，可存放指令代码，可存放数据表格，程序
代码必须偶地址寻址。而程序代码又可分三种情况：中断向量区、用户程序代码、系统引导程
序（个别器件才有，比如 FLASH 型）。
中断向量区用来说明相应中断的中断服务程序首地址。比如某应用程序的中断向量区如图

只看该作者 · 2019-11-30 22:46

寻址模式
MSP430 有 7 种寻址方式，其中源操作数可用全部的 7 种方式寻址，而目的操作数只有 4
种方式寻址。但都可访问整个地址空间，由 As 与 Ad 模式位的内容确定，祥见表 2.10。对于
任何有效的源与目的操作数的组合都可能构成一条合法的 MSP430 汇编语句。下面将详细讨论
这 7 种寻址模式。

只看该作者 · 2019-11-30 22:46

寄存器寻址模式
汇编源程序
MOV Rn , Rm
这种寻址模式的操作数在寄存器中，可以是源操作数、可以是目的操作数、也可以既是
源操作数又是目的操作数。下面的语句都属于寄存器寻址：
MOV R10,R11 ；源与目的操作数均寄存器寻址
MOV #345H,R10 ；目的操作数寄存器寻址
ADD #2298H,R10 ；目的操作数寄存器寻址
MOV R10,&220H ；源操作数寄存器寻址

只看该作者 · 2019-11-30 22:47

变址寻址模式
汇编源程序
MOV[.B] X ( Rn ) , Y ( Rm )
这种寻址模式的操作数的地址为寄存器内容加上寄存器前的偏移量，此地址中的数据即
为所寻址的操作数。可以是源操作数、可以是目的操作数、也可以既是源操作数又是目的操
作数。下面的语句都属于变址寻址：
MOV 2 (R10), R11 ；源操作数变址寻址
MOV R11, 4 (R10) ；目的操作数变址寻址
MOV 2 (R10), 3 (R12) ；源与目的操作数都变址寻址
ADD R12, 4 (R12) ；目的操作数变址寻址
ADD @R10, 4 (R12) ；目的操作数变址寻址

只看该作者 · 2019-11-30 22:47

符号模式
汇编源程序
MOV EDE , TONI
这种寻址模式的操作数的地址为 EDE、TONI。在指令代码中，紧跟操作码的数据为所寻
地址与当前 PC（程序计数器）的差。这种寻址模式可用于源操作数、也可用于目的操作数、
也可以既是源操作数又是目的操作数。下面的语句都属于符号寻址模式：
MOV . B R6, LOOP0 ；目的操作数符号寻址
MOV TAB, R5 ；源操作数符号寻址
ADD TAB, &220H ；源操作数符号寻址
SUB.B TAB, &230H ；源操作数符号寻址

只看该作者 · 2019-11-30 22:48

绝对寻址模式
汇编源程序
MOV &EDE , &TONI
这种寻址模式中的 EDE、TONI 即为操作数的地址。在指令代码中，紧跟操作码的一个或
两个字就是操作数的地址。这种寻址模式可用于源操作数、也可用于目的操作数、也可以既
是源操作数又是目的操作数。下面的语句都属于绝对寻址模式：
MOV #2345H， &RESETT ；目的操作数绝对寻址
MOV &RES , R15 ；源操作数绝对寻址
MOV &220H , R15 ；源操作数绝对寻址
MOV.B R5, &200H ；目的操作数绝对寻址

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