講義番号02：MSP430。 都市とレジスター

翻訳者注：少し前に、注文したLaunchPadを受け取りました。 私が望んだ唯一のことは、すぐにLEDの点滅を開始することでした。 だから私は最初の問題に出くわしました-私はLinuxを持っています。 このプラットフォームの開発のための基本的なIDEについて読んだ後、私にとってここで良いことは何もないと気付きました。 そして、エネルジアの使用は、単に宗教を許可しませんでした。 私は、自分が取り組んでいるものの背景を学ぶまで、「強化された抽象化」の同様のツールを使用しないという習慣があります（それが良いかどうかわからない）。 そのため、Energiaは可能なオプションからすぐに脱落しました。 必要なものがすべて含まれているgcc-msp430ツールチェーンをアセンブルするには、あと1つだけです。 私のラップトップは非常に弱いので、このツールチェーンはすでに半日になる予定でした。 私はすでに点滅したかったので、どの方法でも私を喜ばせませんでした。 組み立てられたとき、次の困難に直面しました。 このマイクロコントローラに関するロシア語の文献や情報はほとんどありません。 Habrovskの市民に何かを尋ねたところ、どういうわけかTIコードサンプルからそれを取り出すことができましたが、問題は残りました-私がやっていることすべてをよく理解していませんでした。 これは、英語ではあるものの、すべての基本事項が非常に簡単に説明されているすばらしい英語のブログに出くわすまで正確に続きました。 私はそれを読み、翻訳し始めました。 正直に言って、この翻訳は、私自身と同じように、ハブラーのためではなく、提示された資料を完全に理解できるように書いたものです。 私がすべてを100％理解したということは、少し嘘をつくことです。 正直に言うと、私は電子機器には程遠いです。ランチパッドの時点では、この分野の知識はありませんでした。 したがって、翻訳のいくつかの瞬間は、おそらく、より深刻な開発者を血まみれの涙で泣かせる可能性があります。 たとえば、VccおよびVssまたはPxREN。 私はその考えを理解していますが、技術的に正しく翻訳したとは思えません。 それにもかかわらず、私はそれが私と同じゼロに明確になるように翻訳しようとしました。 一般的に、それなら-私を責めないでください。 どうでしたか。 さらに、翻訳では、資料をもう少し詳しく噛むために、純粋に独自に書かれた段落があります。

そうです、最初の「入門」講義には水が多く含まれています。これはすでに海であり、ハブラのオープンスペース、そして実際にはインターネットです。 すぐに作業したいのですが、TIが安価なLaunchPadsをリリースしたときのTIの業績については読みません。



だから。



私が目にしたMSP430の記事のほとんどは、最初の行から、プロセッサのアーキテクチャ、メモリアドレス指定、データバス、およびその他の技術的なことについて話していました。 この記事では、このようなマイクロコントローラー（以下、MKと呼びます）ファミリーでの作業を開始するために必要な基本を、バイポーラ化合物などの厄介なことをせずに説明しようとします。 開発されたシステムの微調整やアセンブリ言語での深い技術知識は非常に役立ちますが、C言語の基本的な知識で十分に快適で生産的な作業を開始できます。



MSP430マイクロコントローラーとバルクを区別する機能の1つはフォンノイマンアーキテクチャーです。プロセッサーが操作できるすべてのデータは同じアドレス空間にあります。 残りのマイクロコントローラーは、この点で異なります。データは異なるアドレス空間に配置できるため、効率が向上しますが、作業が大幅に複雑になりますが、これは望ましくありません。 私たちが話していることをすぐに理解するために、マイクロコントローラーを都市と考えることができます。フォンノイマン都市（MSP430など）では、すべての人が1つの都市に住んでおり、独自の一意のアドレスを持っています。 たとえば、ハーバードアーキテクチャには複数の都市があるため、アドレスを繰り返すことができます。 したがって、特定の住所に手紙を送りたい場合は、最初に都市を指定する必要があります。

記憶

MSP430のアドレス空間には、プログラム自体を保存するための領域、このプログラムに必要なデータを保存するための領域、RAM、その他の重要な情報が含まれます。これについては後で説明します。 今日、私たちは、「レジスタ」と呼ばれるメモリ内のアドレスを調べることで、知識に対する飽くなき欲求をすべて満たします。 これらの住所は、MSP430の小さな町にあるさまざまな公共サービスや社会サービス（郵便局や公益事業など）のようなものです。 当社のマイクロコントローラーでは、プロセッサーと周辺機器のさまざまな機能がレジスターによって制御されます。 明日、お住まいの地域の暖房または温水がオンになっているかどうかに応じて、多くの異なるスイッチとボタンがある部屋を想像してください。 他のスイッチと同様に、コンピューター言語では「オン」と「オフ」の2つの状態のみがあります。マイクロコントローラーでは、レジスターの状態によって、この周辺機器の動作が決まります。 MKの別のレッグ、特定のイベントが発生したときに何が起こるかなど。 MSP430のレジスタは、3つのセクションにグループ化されています。

1）特殊機能の登録（英語：特殊特殊レジスタ（SFR）） 。

（翻訳者のメモ：このような略語は、覚えておくか、少なくとも書き留めておく必要があります。将来的には、十分に頻繁に使用されます）

2）さまざまなプロセッサ周辺機器用の8ビットレジスタ（8ビットだけで十分な周辺機器の「設定」を保存するため）

3）16ビットレジスタ（同じ、16ビットのみが割り当てられます）。

例として、MSP430ファミリーの最小のメンバー、つまりマイクロコントローラーMSP430G2001を見てみましょう。 次のドキュメントを開きます： x2xxシリーズの説明とG2x01仕様 。



上記のリンクが存在しない可能性があることに注意してください。これは、「Texas Instruments」がドキュメントを更新した場合に発生します。 これらのドキュメントを見つける最も簡単な方法は、TIの公式Webサイトにアクセスし、「部品番号で検索」ブロックを見つけることです。 G2x01シリーズのドキュメントを検索するには、このマスクの下にあるマーキング（msp430g2001など）を入力するだけです。



x2xxシリーズの説明（英語：ファミリーガイド）の最初の章（アドレススペース）の4番目の部分を見てみましょう。これは、x2xxファミリーの「町」の地図で私たちを説明しています。 ご覧のとおり、SFRレジスタはアドレス0hからFhで終わります（h記号はアドレスが16進表記で書かれていることを示します; 10進では0と15のように見えます）。 次は8ビットのレジスタです。 それらのアドレスは010hで始まり、アドレス0FFh（10進法では16〜255）で終わります。その後、16ビットレジスタはアドレス0100h〜01FFhに行きます。 おそらく、RAMとフラッシュメモリの領域の間に大きな空きスペースがあることに気づいたでしょう（注意：フラッシュメモリをUSBドライブまたは他の外部ストレージデバイスと混同しないでください。この場合、フラッシュメモリは「再プログラム可能なメモリ」です） 。 この一連のマイクロコントローラーの説明は、x2xxファミリー全体に属するメモリ領域を示しており、特定のマイクロコントローラーの正確な値を確認するには、データシートと呼ばれるこのチップの仕様を参照する必要があります（英語：データシート-この名前に慣れる使用されます） 。



データシートの11ページ目には、G2x01およびG2x11シリーズのすべてのマイクロコントローラーに対応するメモリ割り当てカードがあります。 G2001の列を見ると、周辺機器サービスレジスタ（SFR、8ビット、16ビット）が最初に移動し、次に128ビットのRAMが移動していることがわかります。 アドレス0201hから始まり10FEhで終わるアドレス空間は、サービスメモリ領域と呼ばれる256ビットメモリが表示された後、空になります（このメモリ領域には、デバイスへの電源供給が停止した場合に保存する必要があるキャリブレーションデータおよびその他の重要な値が保存されます通常、このデータは書き換えに使用できませんが、これが本当に必要な場合は不可能という意味ではありませんが、別の講義に値する別のストーリーです）。 その結果、プログラムコード用に512バイトのメモリがあり、さらに、割り込みベクトル用に割り当てられたメモリがあります（ただし、別の講義ではそれ以上です）。

登録

これで、「G2001タウン」が内部からどのように見えるかがわかります。したがって、前述のまさに「スイッチハウス」と連携する方法を理解する必要があります。 MSP430マイクロコントローラーのレジスターは、メモリー内の特別なセクションであり、それによって構成され、重要なことが発生したときに通知されます。 データシートのページ番号10に、G2001で使用可能な特殊機能レジスタ（SFR）が示されています。 ご覧のとおり、このデバイスには4つの特別なレジスタしかありません。 0hから3hのアドレスにある関数：割り込みイネーブルレジスタ1 （eng。：I nterrupt Enable 1（IE1）） 、割り込みイネーブルレジスタ2（IE2）、および2つの割り込みフラグレジスタIFG1およびIFG2 （eng。：I nterrupt F la G Register） 。 各アドレスは、メモリ内の1バイトと、ご存知のように8ビットの1バイトを示します。 「スイッチハウス」を覚えていますか？ したがって、レジスタ内の各ビットは1つのスイッチとして機能します。 したがって、レジスタ自体はホームであり、その各ビットはスイッチであり、2つの状態0（オフ）と1（オン）があります。 これらの各ビットは非常に重要であり、それぞれの状態は何らかの形でマイクロコントローラの動作と全体としての動作に影響します。 ページ10は、これらのレジスタのどのビットがG2001で使用可能かを示しています。



この場合、IE1レジスタでは0、1、4、および5ビットのみが使用可能ですが、IFG1ではすべてのビット0〜5が使用可能です。データシートには、これらの各ビットの名前とどの機能を実行しますか。 たとえば、IE1レジスタのゼロビットはWDTIEと呼ばれ、ウォッチドッグタイマー割り込みを有効にします（英語：キャッチウォッチタイマーインターラプトイネーブル） 。 デフォルトでは、このビットの値は0ですが、これを変更して1に設定すると、ウォッチドッグタイマーがIFG1レジスタの割り込みフラグ（ビット番号0、より正確には）を「発生」させ、それによって（既にそのような中断は後で検討すると言われました）。 簡単に言えば、このビットは、MSP430にウォッチドッグタイマーが何かを実行する必要があることをプロセッサに通知できるかどうか、または通常モードで使用されるかどうかを伝えます。 ここでは、おそらく、ウォッチドッグとは何か、その「通常」モードは何かを説明する価値があります。 ウォッチドッグタイマーは、プロセッサを電源投入時の状態にリセットするために必要です。 彼は一定の間隔で定期的にそれをリセットします。 なぜこれが必要ですか？ プログラムの動作中に何らかの障害が発生した場合、ウォッチドッグタイマーはこのプログラムをリセットして、再び動作できるようにします。 もちろん、オフにすることもできます。 ウォッチドッグをインターバルモードにすると、プログラムをリセットする代わりに、単にプロセッサに信号を送信します。 この信号の処理方法と、この信号を受信したときのプロセッサに対する処理-この決定はプログラマーに委ねられます。 これは通常、周期的なアクションを実行するために使用されます。 たとえば、最も基本的なケースでは、LEDを点滅させます。これはすぐに行います。



データシートの14ページをご覧ください。 この表は、既存の周辺機器「デバイス」、そのレジスタアドレス、および名前に関するすべての情報を提供します。 ちなみに、表の下部にはSFRに関する情報があります。これについては、この記事で何度も説明しました。 したがって、マイクロコントローラーの周辺機器を使用する場合、この表は、すべてのレジスタが正しく構成されていることを確認するために訪れる必要がある「スイッチハウス」を正確に見つけるための出発点になります。 本日は、ポート1（ポートP1）とポート2（ポートP2）のレジスターを詳しく見ていきます。これらは、マイクロコントローラーを操作するために必要な主要な要素だからです。



ポートは、マイクロコントローラーで使用できるメインの入力/出力デバイスであり、入力/出力はMKのレッグ（英語：ピン）を介して行われます。 デバイスのピン配列は、データシートの3ページ目で確認できます。 ポートは通常、マイクロコントローラーの8つのピンのセットを指します。 しかし、ポートのピンが少ない場合があります。これは、セットを完了するのに足が足りない場合に発生します。 データシートに示されているピン配列は、G2001にはポート1（P1.0からP1.7）の8レッグとポート2（P2.6からP2.7）の2レッグの完全なセットがあることを示しています。 各ポートの各レジスタには、マイクロコントローラの対応するレッグに対応するビットがあります。 たとえば、P1.4は、ポート1（P1）に属する各レジスタの4番目のビットによって制御されます。 マイクロコントローラが提供するレジスタを詳しく見てみましょう。

Pxin

値が読み取り専用モード（英語：読み取り専用）の入力レジスター（入力モード） 。 脚の方向が「着信」 （英語： IN put）として選択されている場合、このレジスタの値は、現在この脚に電圧が印加されているかどうかを示します。 PxINレジスタの値を読み取ると、対応するポートのすべてのレッグのデータが一度に返されることを理解してください。 これはデジタルテクノロジーであるため、各読み取りビットは1または0の2つの状態にしかなれないことを忘れないでください。これらの値は、Vss（値が0の場合）またはVcc（値1）、印加電圧が1.8ボルト（Vss <1.8 V）未満の場合は値0が使用され、印加電圧が1.8から3.6ボルト（1.8 V <= Vcc）の範囲内にある場合は値1が使用されます<= 3.6V）。 デバイスの損傷を防ぐため、Vccの上限しきい値を超える電圧を直接供給しないでください。 一言で言えば-Vccは電圧で、Vssはグランドです。

Pxout

「出力」レジスタ（出力モード）、書き込み可能。 マイクロコントローラの特定のピンが「出力モード」に設定されている場合（英語： OUT put） 、このレジスタの対応するビットを1に設定するだけで、電圧を印加できます。PxINレジスタと同様に、値が0の場合、電圧がレッグに適用されます1がVccの場合はVss。

PxDIR

方向レジスタ（eng .: DIR ection） 、このレジスタの対応するビットが0に設定されている場合、入力モードでピンを決定します。1の場合、出力モードでピンを決定します。プログラムの最初に、使用するピンの方向をすべて指定する必要があります。 もちろん、これはプログラムの途中でこれらの値を変更できないという意味ではありません。

PxIE、PxIES、およびPxIFG

ポートにある次の3つのレジスタは、割り込みイネーブルレジスタ（Eng。：I nterrupt Enable（IE）） 、制御割り込みレジスタ（Eng。：I nterrupt E dge S elect（IES））、および割り込みフラグレジスタ（eng。 ： F laG（IFG） を中断しました） 。 これらのレジスタのいずれかを操作するには、残りの2つのレジスタを操作する必要があるため、これらは互いに密接に関連しているため、これら3つのレジスタを一緒に検討します。 割り込みとは何ですか？ 現時点では、これはプロセッサに送信される特定のメッセージであり、それを受信するとすべての業務を中断し、受信時に実行するように規定されているアクションの実行を開始することを想像するだけで十分です。 彼が割り込み処理を完了するとすぐに、プロセッサは何も起こらなかったように前の作業に戻り、メインプログラムの実行を続けます。 ポートの特定のピンが割り込みを生成できるようにするには、割り込みイネーブルレジスタ（PxIE（xはポート番号））の対応するビットを単に「発生」（値を1に設定）します。 割り込み制御レジスタ（PxIES）には、PxINレジスタの現在の状態と比較される制御ビット（エッジビット）が含まれています。 簡単に言えば、PxDIRレジスタで入力モードに割り当てられたレッグがある場合（ビットには値0が割り当てられます）、PxINレジスタはビットごとにPxIESレジスタのすべての値と比較され、それらの対応するビットの値が発生した場合レジスタにはさまざまな意味があり、次にプロセッサが行うことは、これらのレッグに対して割り込みが許可されているかどうかを確認します-PxIEレジスタと比較します-割り込みが有効になっている場合-割り込みが生成され、これは「レイズ」にすぎません対応するビット PxIFGレジスタ（割り込みフラグのレジスタ）。

簡単に説明すると、シリアル番号でこのレッグに対応するPxIFGレジスタ（ビットが1に設定されている）でフラグが立てられると、マイクロコントローラーの特定のレッグに対する割り込みが生成されたと見なされます。 PxIEレジスタのビットは、マイクロコントローラのどのレッグにこれらのフラグを立てる権利があるかを決定します。シリアル番号0のビットがPxIEレジスタで0である場合、このレッグは単にPxIFGレジスタにアクセスできないため、割り込みを生成できません。 PxIESレジスタは制御値を保存します。 PxINおよびPxIESレジスタを比較するプロセッサは、これらのレジスタのビット値が異なるレッグの割り込みを生成します。

PxSEL

データシートの3ページ目をもう一度見ると、マイクロコントローラーのピン配列が示されていますが、各脚にはスラッシュで区切られたいくつかの機能があります。 この選択レジスタ（英語：選択レジスタ）は 、特定のピンが実行する機能を決定します。 これまたはそのレッグがデフォルトで実行する機能が最初に示されます-したがって、最初のポート（P1）のすべてのレッグはデフォルトで単純に入力および出力（I / O- I nput / O utput）に設定されていることがわかります P2レッグがデフォルトで水晶発振器に接続される方法。 PxSELのビットを変更すると、対応する足の主な機能が変更されます。 これについては後で検討しますが、ここでの主なタスクは、このレジスタで事前定義されている標準関数の使用方法を学習することです。

Pxren

抵抗器イネーブルレジスタ（英語：抵抗器EN対応レジスタ）は、非常に便利なポート機能です。 場合によっては、手動で電圧を印加するか、逆に電圧の供給を停止する必要があります。 たとえば、ボタンをマイクロコントローラーに接続する場合。 抵抗器イネーブルレジスタは、この機能を提供します。 このレジスタの足に対応するビットが「上げられる」場合、PxOUTレジスタの同じビットを1または0に設定することにより、フィードを調整できます。



さて、利用可能な「スイッチ」のいくつかを調べたので、経験を統合するために、次の記事では、プログラムを作成してデバイスにダウンロードするときにそれらを使用する方法を検討します。



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