| MSP430是超低功耗16位单片机,越来越受到电子工程师亲睐并得到广泛应用。C程序直观,可读性好,易于移植和维护,已被很多单片机编程人员所采用。MSP430集成开发环境(如IAR Embedded Workbench和AQ430)都集成了C编译器和C语言级调试器C—SPY。但是C语言难以实现精确延时,这一直困扰着很多MSP430单片机程序员。笔者在实际项目开发过程中,遇到很多需要严格时序控制的接口器件,如单总线数字温度传感器DSl8820、实时时钟芯片PCF8563(需要用普通]/o模拟12C总线时序)、三线制数字电位器AD8402、CF卡(Compact Flash Card)等都需要μs级甚至纳ns级精确延时;而一些慢速设备只需要ms到s级的延时。为此,笔者提出了适合于不同延时级别需要的软件或硬件精确延时方法,并已实际应用,效果良好,大大缩短了开发周期。
1 硬件延时
MSP430单片机系统程序多采用事件驱动机制,即在没有外部事件触发的情况下CPU休眠于低功耗模式中。当外部事件到来时,产生中断激活CPU,进入相应的中断服务程序(ISR)中。中断响应程序只完成两个任务,一是置位相应事件的标志,二是使MCU退出低功耗模式。主程序负责使MCU在低功耗模式和事件处理程序之间切换,即在主程序中设一个无限循环,系统初始化以后直接进入低功耗模式。MCU被唤醒后,判断各标志是否置位。如果是单一标志置位,那么MCU执行相应的事件处理程序,完成后转入低功耗模式;若是有多个标志同时置位,主程序按照事先排好的消息队列对它们依次判别并进行处理,所有事件处理完毕以后MCU休眠,系统进入低功耗状态(该消息队列的顺序是按照任务的重要性设定的优先级)。在这种前后台系统中,由于主程序是无限循环,就必须关闭看门狗,与其闲置,不如用其定时器的功能作硬件延时。使用MSP430单片机看门狗定时器实现任意时长精确延时,既满足了系统实时低功耗的要求,也弥补了使用无限循环延时的时间难确定和占用CPU时间长的缺点。通过下例,讲解在同一WDT ISR中完成不同时长延时的技巧。
#pragma vector=WD_r_VECTOR
interrupt void WDT_Delay(void){
//看门狗中断服务程序
if((DelayTime&Delay500ms)==Delay500ms){
//判断需要500 ms延时的标志是否置位
static unsigned int n250MS=O;
n250MS++;
if(n250MS==2){ //延时250ms×2=500ms
n250MS=0; //清零计数器
DelayTime&=~Delay500ms;//复位标志位
WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;
1El&=~WDTlE;//关闭看门狗定时器并禁止其中断
}
}
if((DelayTime&Delay30s)==Delay30s){
//判断需要的30 s延时标志是否置位
static unsigned int nS=0;
nS++;
if(nS==30){ //延时1 s×30=30 s
nS=0; //清零计数器
DelayTime&=~Delay30s;//复位标志位
WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;
IEl&=~WDTlE; //关闭看门狗定时器并禁止其中断
}
}
}
如果任务1需要500 ms的延时,只需在需要延时处执行如下语句:
WDTCTL=WDT_ADLY_250;
IE┃ =WDTIE; //①
DelayTime┃=Delay500ms //②
while((DelayTime&Delay500ms)==Delay500ms); //③
①处是配置看门狗工作在定时器模式,WDT每隔250 ms产生一次中断请求。可以根据需要改变时钟节拍,在使用32768 Hz晶振作为时钟源时,可以产生1.9ms、16 ms、250 ms和1000 ms的延时基数。在头文件msp430xl4x.h中,将这4种翻转时间的WDT配置宏定义为:WDT_ADLY_1_9、WDT_ADLY_16、WDT_ADLY_250和WDT_ADLY_1000。如果用DCOCLK作为SMCLK的时钟源,WDT选择SMCLK=1 MHz为时钟源,这样可以有O.064 ms、0.5 ms、8 ms和32 ms延时基数可供使用。
②处设置一个标志位,方便WDT ISR判别并进入相应的延时分支。
③处一直判别DelayTime标志组中的Delay500ms位,如果处于置位状态,说明所需的延时未到,执行空操作,直到延时时间到,在WDTISR中将Delay500ms复位,跳出while()循环,执行下一条指令。 同理,如果任务2需要30 s延时,通过WDTCTL=WDT_ADLY_1000激活WDT中断,每隔1 s进中断一次,在WDT ISR中判别标志发现是Delay30s置位而不是Delay500ms执行30 s延时程序分支。每中断一次,计数器nS加l,直到计到30,说明30 s延时完成,清零计数器,停止看门狗(WETCTL=WE)THOLD+WDTPW;)可停止产生中断,并复位该延时标志,以通知任务延时时间到,可以执行下面的指令了。 在WDT ISR中可以根据延时基数和计数器的搭配实现任意长度的时间延时。在系统程序设计时,先确定所需的不同延时时间,然后在WDT。ISR中添加相应的延时分支即可。嵌入式实时操作系统μC/OS—II移植于MSP430单片机就是使用看门狗定时器产生时钟节拍的。 对于系统比较简单,只需要单一时长的延时.而又要考虑系统功耗时,介绍另一种使用看门狗定时器中断完成延时的方法。若要延时1 s,则设定WDT每250 ms中断一次。在需要延时处,启动看门狗定时器并允许其中断,系统进入低功耗模式3(共有5种.模式)休眠。在中断服务程序中对延时时间累加,当达到1 s时唤醒CPU,并停止看门狗定时器中断。实例代码如下:
vold main(vold){
WDTCTL=WDT_ADT_ADLY_250)
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