TIMSP430混閤信號微控器入門(附範例光碟片)(修訂版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本書對MSP430微控器的軟硬體架構及各模組功能特性做深入剖析，以微處控器架構及嵌入式應用導嚮為主，由淺入深的理念編排。而微控器的學習必須軟硬體兼備，組閤語言撰寫練習與硬體實作是最有效的學習方式。因此，各章皆有循序漸進的軟硬體實驗，每個實驗皆提供詳細的電路圖、程式流程圖解說及完整的組閤語言原始程式碼列錶，使讀者在各實驗的明確學習目標下，可以有效掌握MSP430微控器各功能模組的使用技巧，未來採用其他族係微控器發展小型嵌入式應用時，能迅速的將學習經驗移轉過去。本書適用於大學、科大電子、電機、資工係「微控製器應用」、「單晶片微電腦實習」課程使用。

本書特色

　　1 .  以深入淺齣方式介紹MSP430係列微控器的軟硬體架構及各功能模組的特性。

　　2 .  各章安排循序漸進的實驗，皆提供詳細的電路圖、程式流程圖解說及完整的原始程式碼列錶。

　　3 .  各實驗學習目標明確，可以有效的掌握MSP430微控器各功能模組的使用技巧。

　　4 .  本書所附的光碟，資源豐富，包含TI相關資料、各章範例程式檔。

　　5 .  大學、科大電子、電機、資工係「微控製器應用」、「單晶片微電腦實習」課程學生或業界相關人士及有興趣之讀者。

模擬與數字世界的橋梁：深入理解現代電子係統的核心技術 在當今的電子工程領域，幾乎所有的復雜係統，無論是消費電子産品、工業自動化設備，還是先進的醫療儀器，都依賴於對真實世界信號的精確捕獲、處理和響應。這些係統共同的特點是：它們必須能夠理解和操作連續變化的物理世界信號（如溫度、壓力、光照或聲音），並將其轉化為數字域進行高速、精確的運算，然後再將處理後的結果轉換迴模擬信號以驅動執行器。 本書旨在為工程師、高級學生以及緻力於深入理解現代嵌入式係統設計的人士提供一個全麵且實用的指南，專注於構建和優化這些關鍵的混閤信號處理鏈。我們不側重於特定的微控製器傢族的編程細節，而是聚焦於支撐整個行業進步的基礎概念、設計範式和關鍵組件的選擇與應用。 --- 第一部分：信號的本質與量化基礎 本部分將打下堅實的理論基礎，探討物理世界信號如何被電子係統所感知和錶示。 1.1 連續時間信號與離散時間信號的轉換 我們將詳細剖析模擬信號的特性，包括其帶寬、噪聲水平和動態範圍。隨後，我們將深入探討信號采樣的核心理論——奈奎斯特-香農采樣定理。這不僅是理論知識，更是係統設計中確定采樣率和抗混疊濾波器需求的關鍵依據。 采樣過程的物理實現： 討論理想采樣與實際采樣器（如S/H電路）之間的差異，重點分析孔徑效應、毛刺（glitch）和跟蹤誤差對信號保真度的影響。 量化的藝術： 深入解析量化誤差的來源、噪聲整形技術以及如何通過增加位數（位深）來降低量化噪聲，從而提升信噪比（SNR）。我們將比較均勻量化和非均勻量化（如 $mu$-律和A律）的應用場景。 1.2 模數轉換器（ADC）的深度剖析 ADC是混閤信號係統的“耳朵”。本章將係統地分類和比較各種主流ADC架構的優缺點，並教授如何根據應用需求（速度、分辨率、功耗）進行選擇。 比較型架構詳解： 逐次逼近寄存器（SAR）ADC的工作原理、流水綫（Pipeline）ADC的高速實現機製，以及Delta-Sigma ($DeltaSigma$) ADC在超高分辨率應用中的優勢。 性能指標的解讀： 掌握有效位數（ENOB）、總諧波失真（THD）、無雜散動態範圍（SFDR）等關鍵指標的實際意義及其對係統性能的約束。 1.3 數模轉換器（DAC）的精確重建 DAC負責將數字計算結果轉化為可驅動物理世界的模擬電壓或電流。本章關注如何確保轉換的綫性度和速度。 主流DAC技術： 討論R-2R梯形網絡、電壓輸齣型和電流輸齣型DAC的設計考量，以及對建立時間（Settling Time）和微分/積分非綫性度（DNL/INL）的控製。 信號重建濾波器： 講解如何設計和選擇閤適的零階保持（ZOH）後的重建濾波器，以消除采樣引起的頻譜泄漏和量化噪聲。 --- 第二部分：前端信號調理與接口設計 在信號到達ADC之前，通常需要進行放大、濾波和保護。本部分側重於前端電路的設計藝術，確保“乾淨”的信號進入數字化階段。 2.1 傳感器接口與激勵源設計 大多數傳感器（如應變計、熱電偶）的輸齣非常微弱，需要精確的調理。 精密放大技術： 深入研究儀錶放大器（Instrumentation Amplifier）的選擇標準，重點分析其共模抑製比（CMRR）在噪聲環境下的重要性。討論低噪聲（Low Noise）運算放大器的選擇和跨導放大器（OTA）在特定應用中的應用。 有源濾波理論與實踐： 詳細介紹巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和橢圓（Elliptic）濾波器的設計哲學。重點教授如何設計高階、低功耗的抗混疊濾波器和後置平滑濾波器，確保係統的頻率響應滿足規格。 2.2 隔離、保護與電源完整性 混閤信號係統對噪聲極其敏感，特彆是數字部分對模擬部分的乾擾。 地綫工程與布局： 探討“星形接地”和“分割地”的實踐，以及如何通過物理布局最小化數字開關噪聲對敏感模擬節點的耦閤。 電源去耦與管理： 介紹超低噪聲LDO（低壓差綫性穩壓器）的選擇，以及多級去耦策略（包括電容選型和電感濾波器）在抑製高頻數字紋波中的作用。 --- 第三部分：係統級集成與設計挑戰 本部分將視角提升到整個係統層麵，探討如何將調理電路、ADC/DAC與數字處理器有效地整閤。 3.1 異步與同步數據傳輸 在高速係統中，數據如何高效、無損地在模擬前端和數字後端之間流動至關重要。 數據總綫與接口標準： 比較SPI、I2C、並行接口在不同采樣速率下的適用性。重點討論高速串行接口（如LVDS或高速SerDes）在儀器儀錶中的應用。 時鍾域交叉（CDC）處理： 分析在異步采樣係統中，如何使用雙端口RAM或握手協議來安全地跨越不同的采樣時鍾域，避免亞穩態。 3.2 嵌入式信號處理與校準 一旦信號被數字化，處理和優化就開始瞭。 數字濾波器的實現： 講解有限衝擊響應（FIR）和無限衝擊響應（IIR）濾波器的結構、資源消耗（乘法器數量）與性能之間的權衡。 係統校準技術： 探討如何使用軟件和硬件結閤的方式來補償元件的溫度漂移和老化效應。討論增益和失調（Offset）校準在提高長期精度的中的作用。 3.3 功耗優化與便攜式應用考量 在電池供電和邊緣計算設備中，能效是決定成敗的關鍵。 低功耗設計策略： 介紹如何在ADC/DAC中應用斷續工作模式（Burst Mode）和休眠模式。分析采樣率、分辨率與功耗之間的非綫性關係。 熱管理與可靠性： 討論高密度集成電路産生的熱量如何影響精密模擬元件的精度，並介紹散熱路徑設計的基本原則。 --- 總結與展望 本書不提供現成的代碼片段或特定芯片的手冊解讀，而是專注於“為什麼”和“如何選擇”。通過對基礎原理的透徹理解，讀者將能夠獨立分析任何混閤信號係統的瓶頸，無論未來齣現何種新的微處理器或數據轉換器技術，都能迅速掌握其設計核心，從而在係統集成、噪聲抑製和性能優化方麵達到行業領先水平。掌握這些基礎知識，是邁嚮高性能嵌入式係統架構師的必經之路。

第1章　微處理機與微控器基本概念
1-1　電腦組織基本概念　1-2
1-1-1　電腦硬體基本概念　1-2
1-1-2　處理器　1-2
1-1-3　匯流排與定址空間　1-4
1-1-4　馮紐曼架構與哈佛架構　1-9
1-2　微處理機與微電腦控製　1-10
1-2-1　微電腦控製　1-10
1-2-2　微電腦控製的I/O介麵　1-12
1-2-3　微控器　1-16
1-2-4　混閤信號微控器　1-18
1-3　本書架構　20

第2章　MSP430係列微控器軟硬體結構
2-1　MSP430係列混閤信號微控器簡介　2-2
2-1-1　MSP430係列微控器的特徵　2-2
2-1-2　MSP430傢族　2-5
2-1-3　MSP430x4xx族係多功能混閤信號微控器　2-7
2-2　MSP430F44x硬體架構　2-8
2-2-1　MSP430的記憶體結構　2-9
2-2-2　CPU暫存器　2-15
2-3　MSP430微控器的定址模式　2-19
2.4　MSP430微控器的指令字格式　2-27
2.5　MSP430微控器的模擬指令　2-31
2.6　MSP430微控器指令集說明　2-32

第3章　MSP430組閤語言程式開發
3-1　MSP430微控器組閤語言程式發展流程　3-2
3-2　MSP430的程式發展環境　3-4
3-3　MSP430開發環境的安裝　3-6
3-3-1　IAR Embedded Workbench的安裝　3-6
3-3-2　CCE (Code Composer Essentials)的安裝　3-13
3-4　MSP430開發環境的操作　3-17
3-4-1　IAR Embedded Workbench的操作　3-17
3-4-2　CCE (Code Composer Essentials)的使用　3-23

第4章　MSP430數位I/O原理與實驗
4-1　MSP430數位I/O埠　4-2
4-1-1　數位I/O埠的內部暫存器　4-2
4-1-2　MSP430數位I/O接腳的多工控製結構　4-4
4-2　數位I/O埠程式撰寫技巧　4-6
4-3　基本數位輸齣實驗一(四顆LED亮滅)　4-7
4-4　基本數位輸齣實驗二(採用鏇轉指令跑馬燈)　4-11
4-5　基本數位輸齣實驗三(採用查錶法跑馬燈)　4-14
4.6　基本數位輸齣實驗四(單顆七段顯示器)　4-19
4.7　基本數位輸齣實驗五(0?99計數器)　4-23
4-8　基本數位輸齣實驗六(多工掃描七段顯示器)　4-30
4-9　基本數位輸入實驗一(指撥開關+LED顯示)　4-37
4-10　基本數位輸入實驗二(指撥開關值轉BDC碼)　4-40
4-11　基本數位輸入實驗三(按鈕開關＋計數器)　4-45
4-12　習　題　4-50

第5章　MSP430中斷式數位I/O 原理與實驗
5-1　MSP430中斷基本概念　5-2
5-2　P1，P2埠外部中斷架構　5-4
5-3　單一外部中斷實驗(P1.7)　5-9
5-4　多個外部中斷實驗(P1.4?P1.7)　5-12
5-5　P1與P2埠之外部中斷實驗　5-15
5-6　4×4矩陣鍵盤實驗　5-19
5-7　習　題　5-28

第6章　MSP430時脈産生與基礎計時器
6-1　MSP430鎖頻迴路時脈模組　6-2
6-1-1　FLL+ 時脈模組的時脈源與時脈輸齣　6-2
6-1-2　FLL+ 時脈模組的結構簡介　6-3
6-1-3　FLL+ 時脈模組控製暫存器　6-5
6-2　MSP430看門狗計時器　6-9
6-2-1　MSP430 WDT的特徵與結構　6-9
6-2-2　WDT控製暫存器　6-10
6-2-3　 WDT中斷控製功能　6-12
6-3　WDT程式範例與實驗　6-13
6-3-1　WDT間隔時間計時模式實驗　6-14
6-3-2　WDT多工掃描顯示實驗　6-16
6-4　MSP430基本計時器　6-21
6-4-1　MSP430基本計時器結構　6-21
6-4-2　BT相關暫存器　6-22
6-5　MSP430基本計時器實驗　6-25
6-5-1　BTCNT2控製實驗　6-25
6-5-2　BTCNT1與BTCNT2串接控製實驗　6-27
6-6　習　題　6-30

第7章　MSP430計時器A模組
7-1　MSP430計時器A簡介　7-2
7-2　TA的操作　7-3
7-2-1　計時器模組　7-3
7-2-2　TA抓取/比較器模組　7-8
7-2-3　TA輸齣模組　7-10
7-2-4　TA計時器的中斷　7-12
7-3　TA相關暫存器　7-15
7-4　MSP430 TA模組實驗　7-18
7-4-1 TA上數模式控製實驗　7-18
7-4-2　TA連續計數模式控製實驗　7-20
7-4-3　TA上下數模式控製實驗　7-24
7-4-4　TA輸齣模式控製實驗　7-27
7-5　習　題　7-30

第8章　MSP430計時器B模組
8-1　MSP430計時器B模組簡介　8-2
8-2　TB計時器操作　8-3
8-2-1　TB計時/計數器模組　8-4
8-2-2　TB抓取/比較器模組　8-8
8-2-3　TB計時器的中斷　8-12
8-3　TB相關暫存器　8-15
8-4　MSP430 TB模組實驗　8-19
8-4-1　上數計數模式控製實驗　8-19
8-4-2　TB連續計數模式控製實驗　8-22
8-4-3　TB上下數計數模式控製實驗　8-25
8-4-4　TBCCR0輸齣控製實驗　8-28
8-4-5　TBCCR1?TBCCR6輸齣控製實驗　8-31
8-5　習　題　8-34

第9章　MSP430內建LCD 顯示器控製模組
9-1　MSP430 LCD顯示器控製模組簡介　10-2
9-2　LCD控製模組動作原理　10-3
9-3　LCD輸齣控製　10-6
9-4　LCD顯示器模組　10-18
9-5　LCD控製模組相關暫存器　10-21
9-6　MSP430 LCD顯示器控製模組實驗　10-23
9-6-1　LCD顯示器全部字段顯示實驗　10-24
9-6-2　LCD顯示器7段字型計時顯示實驗　10-32
9-6-3　LCD顯示器14段字型計時顯示實驗　10-37
9-6-4　LCD顯示器14段字型左右移顯示實驗　10-46
9-7　習　題　10-53

第10章　MSP430類比數位轉換模組
10-1　MSP430 ADC12模組簡介　10-2
10-2　ADC12模組動作原理　10-3
10-3　ADC12轉換記憶體　10-5
10-4　ADC12的中斷控製　10-9
10-5　ADC12模組相關暫存器　10-12
10-6　MSP430 ADC12類比數位轉換模組實驗　10-18
10-6-1　使用溫度二極體的溫度量測實驗　10-18
10-6-2　溫度量測使用LCD顯示實驗　10-25
10-6-3　使用外部A/D通道的電壓量測實驗　10-32
10-6-4　電壓量測消除雜訊乾擾實驗　10-39
10-6-5　使用外部參考電壓的電壓量測實驗　10-47
10-6-6　多通道量測實驗　10-57
10-7　習　題　10-68

第11章　MSP430硬體乘法器
11-1　MSP430硬體乘法器電路介紹　11-2
11-2　運算模式與結果暫存器　11-4
11-3　硬體乘法器軟體使用範例　11-5
11-4　硬體乘法器與中斷的使用　11-7
11-5　硬體乘法器的實驗　11-9
11-5-1　16-bit乘法運算與溫度轉換控製實驗　11-9
11-5-2　16-bit乘加運算與溫度轉換控製實驗　11-18
11-5-3　32-bit乘法運算與溫度轉換控製實驗　11-25
11-5-4　32-bit乘加運算與溫度轉換控製實驗　11-36
11-6　習　題　11-44

第12章　MSP430比較器A模組
12-1　MSP430比較器A模組簡介　12-2
12-2　比較器A動作與原理說明　12-3
12-3　比較器A應用於偵測的動作原理　12-7
12-4　比較器A應用於量測的動作原理　12-10
12-5　比較器A模組相關暫存器　12-17
12-6　MSP430比較器A模組實驗　12-19
12-6-1　電壓偵測使用內部參考電壓實驗　12-19
12-6-2　電壓偵測使用外部參考電壓實驗　12-23
12-6-2　電壓偵測使用多個外部參考電壓實驗　12-28
12-6-2　電阻量測實驗　12-36
12-7　習　題　12-43

附　錄
附錄A　MSP430F44x包裝　附-2
附錄B　MSP430F44x接腳與功能描述(依接腳編號排列)　附-3
附錄C　MSP430F44x接腳與功能描述(依功能分類排列)　附-7
附錄D　實驗所需零件錶　附-10
附錄E　MSP430係列微控器的開發資源　附-12

评分☆☆☆☆☆

**評價五：** 我一直對嵌入式開發領域有濃厚的興趣，尤其是在看到MSP430係列微控製器在低功耗和高性能方麵的優勢後，更是想深入瞭解。市麵上關於MSP430的書籍不少，但真正能讓我覺得“深入淺齣”並且“實用性強”的卻不多。這本《TIMSP430混閤信號微控製器入門（附範例光碟片）（修訂版）》可以說是一股清流。它的講解風格非常獨特，不會讓你感到枯燥乏味，而是充滿瞭啓發性。書中對混閤信號處理的講解，是它最大的亮點之一。它不僅僅是簡單地介紹ADC和DAC，而是通過一係列精心設計的範例，讓你能夠真正理解如何在實際應用中運用這些功能。例如，書中關於如何處理模擬傳感器信號，如何進行PID控製的章節，都讓我受益匪淺。而且，附帶的光盤片包含瞭大量的源代碼和開發工具，這極大地降低瞭學習門檻，讓我可以立即開始動手實踐，而不是花費大量時間去配置開發環境。這本書就像一個經驗豐富的嚮導，帶領我在MSP430的世界裏探索，讓我不僅掌握瞭理論知識，更重要的是培養瞭解決實際問題的能力。總的來說，這是一本非常值得推薦的入門讀物，它能讓你在短時間內快速掌握MSP430的核心技術，並為未來的深入學習打下堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

**評價一：** 拿到這本《TIMSP430混閤信號微控製器入門（附範例光碟片）（修訂版）》的時候，我真的有種找到寶的感覺！我一直對微控製器很感興趣，但市麵上很多教材都太理論化瞭，看得我頭昏腦漲。這本卻不一樣，它直接切入主題，用非常貼近實際應用的方式來講解，尤其是我這種動手能力比較強，喜歡邊學邊做的人，簡直是福音。書裏提供的範例光碟片更是錦上添花，直接給我省去瞭不少找資料、搭環境的時間。我迫不及待地開始跟著書裏的步驟操作，從最基礎的LED閃爍，到後來一些更復雜的傳感器數據采集，每一步都講解得非常細緻，一點也不含糊。而且，它特彆強調瞭MSP430這款芯片在混閤信號處理方麵的強大能力，這點對我來說非常重要，因為我希望未來能開發一些跟模擬信號打交道的項目。這本書讓我覺得，原來微控製器學習並不像我想象的那麼遙不可及，它變得生動有趣，充滿成就感。如果你也跟我一樣，想快速上手MSP430，並且希望有實際操作的經驗，這本書絕對值得入手。它就像一個經驗豐富的老師，手把手地教你，讓你在實踐中掌握知識，而不是死記硬背。

评分☆☆☆☆☆

**評價二：** 坦白說，我一開始對這本《TIMSP430混閤信號微控製器入門（附範例光碟片）（修訂版）》並沒有抱太高的期望，畢竟市麵上講微控製器的書太多瞭，很多都大同小異。但當我翻開它之後，我纔意識到自己錯瞭。這本書最大的亮點在於它的“實用性”，它不是那種隻停留在理論層麵的“教科書”，而是真正能夠指導你一步步動手實踐的“工具書”。光是那個附帶的光碟片，就包含瞭大量的實戰範例代碼和開發環境配置指南，這對於初學者來說，簡直是解決瞭大問題。我印象最深刻的是，書裏關於ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）部分的講解，非常清晰易懂，並且結閤瞭實際的應用場景，比如如何采集溫度傳感器的數據，如何控製音頻輸齣等。這讓我對混閤信號微控製器的理解有瞭質的飛躍。而且，作者在講解過程中，並沒有迴避一些初學者可能會遇到的難點，反而用深入淺齣的方式一一剖析，讓我感覺自己真的在進步。總的來說，這是一本非常紮實的入門書籍，如果你想在短時間內掌握MSP430的開發技巧，並建立起對混閤信號處理的信心，這本書絕對是你的不二之選。它不僅僅是教你“怎麼做”，更告訴你“為什麼這麼做”，讓你知其然，更知其所以然。

评分☆☆☆☆☆

**評價四：** 作為一個對硬件開發懷有熱情但又相對陌生的學生，我一直在尋找一本能夠真正帶我進入微控製器世界的“領路人”。《TIMSP430混閤信號微控製器入門（附範例光碟片）（修訂版）》就是這樣一本讓我感到驚喜的書。我不太喜歡那種枯燥乏味的理論堆砌，而這本書恰恰是反其道而行之。它將晦澀難懂的微控製器概念，通過生動形象的語言和大量貼閤實際的案例，變得平易近人。光盤裏的範例代碼，簡直是我的“救命稻草”，它不僅僅是代碼，更是一種思路的展現，讓我能夠站在巨人的肩膀上，快速理解和掌握MSP430的各種功能。從點亮一顆LED開始，到實現一個簡單的數據采集係統，每一步都充滿瞭成就感，讓我對微控製器開發不再感到畏懼。書本對於混閤信號處理的介紹，更是讓我看到瞭MSP430在現實世界中的廣泛應用，比如物聯網傳感器、工業控製等領域，這極大地激發瞭我深入學習的動力。而且，修訂版的內容更新，也讓我覺得非常值得。這本書讓我真正體會到瞭“學以緻用”的樂趣，它不僅僅是一本書，更是一個能夠陪伴我成長的學習夥伴。

评分☆☆☆☆☆

**評價三：** 我一直以來對嵌入式係統都有濃厚的興趣，尤其是MSP430這類低功耗、高性能的微控製器。在選擇入門教材時，我看瞭不少，最終選瞭這本《TIMSP430混閤信號微控製器入門（附範例光碟片）（修訂版）》。拿到手之後，我並沒有立刻開始看，而是先研究瞭一下它附帶的光碟片。不得不說，光碟片的內容非常豐富，包含瞭各種常用的庫函數、驅動程序以及可以直接運行的示例項目，這讓我非常有信心可以快速上手。書本的結構安排也很閤理，從最基礎的MSP430架構介紹，到各種外設的詳細講解，再到復雜的混閤信號處理應用，循序漸進，邏輯清晰。我特彆喜歡書中關於定時器、中斷和PWM（脈衝寬度調製）的章節，講解得非常透徹，而且提供瞭非常實用的範例，讓我能夠很快地理解這些核心概念，並應用到自己的項目中。另外，這本書對混閤信號處理的側重點也非常符閤我的需求，很多關於模擬信號采集和數字信號控製的結閤講解，讓我對MSP430的強大功能有瞭更深入的認識。總而言之，這是一本非常棒的入門讀物，它不僅教會瞭我MSP430的開發技巧，更培養瞭我解決實際問題的能力。