引言

    msp430單片機(jī)自從2000年問世以來，就以其功能完善、超低功耗、開發(fā)簡便的特點(diǎn)得到了許多設(shè)計(jì)人員的青睞。msp430與傳統(tǒng)的51單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上有很大的區(qū)別。其中之一就是：在msp430的外圍接口電路中，沒有提供像51那樣控制外設(shè)讀、寫、地址鎖存信號的硬件電路。與這種接口電路相適應(yīng)，msp430更傾向使用i2c總線以及isp等基于串行接口的外圍器件。另一方面，隨著i2c技術(shù)的發(fā)展和成熟，其硬件結(jié)構(gòu)簡單、高速傳輸、器件豐富等特點(diǎn)使該類器件的應(yīng)用越來越廣泛。因此研究新型單片機(jī)msp430與i2c總線接口技術(shù)有著重要的意義。本文針對這一問題進(jìn)行研究，分析研究了msp430與i2c總線接口的原理和方法，提出了高效的接口方法，介紹了優(yōu)化的程序。

    1 msp430單片機(jī)i/o端口控制特點(diǎn)

    與8031單片機(jī)相比，msp430的i/o端口的功能要強(qiáng)大的多，其控制的方法也更為復(fù)雜。msp430的i/o端口可以實(shí)現(xiàn)雙向的輸入、輸出；完成一些特殊功能如：驅(qū)動lcd、a/d轉(zhuǎn)換、捕獲比較等；實(shí)現(xiàn)i/o各種中斷。msp430采用了傳統(tǒng)的8位端口方式保證其兼容性，即每個i/o端口控制8個i/o引腳。為了實(shí)現(xiàn)對i/o端口每一個引腳的復(fù)雜控制，msp430中的每個i/o口都對應(yīng)一組8位的控制寄存器(如圖1)。寄存器中的每一位對應(yīng)一個i/o引腳，實(shí)現(xiàn)對該引腳的獨(dú)立控制。寄存器的功能和數(shù)目是由該i/o口所能完成的功能以及類型確定的。[2]

    圖1為msp430的一個i/o端口的控制結(jié)構(gòu)示意圖。對于最基本的只能完成輸入、輸出功能的i/o端口其控制寄存器只有3個。其中，輸入寄存器保存輸入狀態(tài)；輸出寄存器保存輸出的狀態(tài)，方向寄存器控制對應(yīng)引腳的輸入、輸出狀態(tài)。本文中用來實(shí)現(xiàn)i2c總線接口的p6.6、p6.7都屬于這類的端口。此外，有些i/o端口不但可以用作基本的輸入輸出，而且可以用作其他用途，比如可以作為lcd的驅(qū)動控制引腳。這類端口的控制功能寄存器實(shí)現(xiàn)引腳功能狀態(tài)的切換。再者，有一類端口不但可以完成上述兩種端口的功能，而且可以實(shí)現(xiàn)中斷功能。該類端口擁有圖1中所有的寄存器，中斷觸發(fā)的方式以及中斷的屏蔽性都可以通過相應(yīng)的寄存器控制。本文中使用的p2.0就屬于該類端口，利用它來接收lm92發(fā)出的中斷。

    通過上述的控制結(jié)構(gòu)，msp430的i/o端口可以實(shí)現(xiàn)很豐富的功能。不僅如此，其中一些i/o口還可以與msp430中的特殊模塊相結(jié)合完成更為復(fù)雜的工作。如與捕獲比較模塊相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)串行通信，與a/d模塊結(jié)合實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換等。此外，msp430 i/o端口的電器特性也十分突出，幾乎所有的i/o口都有20ma的驅(qū)動能力，對于一般的led、蜂鳴器可以直接驅(qū)動無需輔助電路。許多端口內(nèi)部都集成了上拉電阻，可以方便與外圍器件的接口。

    2 msp430與i2c總線器件接口

    通過上述的介紹了解了msp430中i/o口的一些控制特點(diǎn)。以下介紹如何利用這些特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)i2c總線的接口。如圖2所示，使用41系列單片機(jī)的p6.6產(chǎn)生i2c總線的時序同步信號；使用p6.7完成i2c總線的串行數(shù)據(jù)輸入輸出；利用p2.0接收lm92產(chǎn)生的中斷信號�；趇2c總線規(guī)范，通過對lm92的a0、a1和at240的a0、a1、a2設(shè)定不同的器件地址，兩個器件可以共用scl、sda。

    2.1 i/o端口引腳控制

    與8031不同，msp430沒有位空間，也沒有專門執(zhí)行位操作的控制電路。那么對于一個指定的i/o端它是如何進(jìn)行控制的呢？msp430中有關(guān)位操作的指令都是通過邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的。[3]例如：

    bisb #01000010b,p1out ; 將p1.6和p1.1置位xorb #01000010b,p1out ; 邏輯或運(yùn)算

    該例中的置位指令bisb是用原操作數(shù)（01000010）與目的操作數(shù)(p1out)做邏輯或運(yùn)算得到的。因此該命令與第二行的指令是等效的。雖然，這樣的控制方法比起8031略顯復(fù)雜，但它的控制能力有所增強(qiáng)。從例子中不難看出，這種方式可以同時控制多個端口位。

    2.2 簡化i2c接口的方法

    眾所周知，實(shí)現(xiàn)i2c總線協(xié)議主要是控制sda、scl使其產(chǎn)生協(xié)議所規(guī)定的各種時序。要控制p6.7、p6.6產(chǎn)生i2c總線要求的各種時序，就要頻繁使用到輸入、輸出以及方向寄存器。而要減少代碼的量，簡化接口控制，最直接的方法就是減少有關(guān)寄存器操作次數(shù)。要實(shí)現(xiàn)這一想法需要軟硬件結(jié)合，充分利用i/o口的特點(diǎn)以