3.1 MSP432系列MCU概述

3.1.1 MSP432系列MCU简介

MSP432系列使用Cortex-M4F内核具有超低功耗、应用设计方便、扩展性好等特点。MSP432系列MCU具有多个低功率操作模式，包括新的门控时钟，该模式在要求最低功耗时通过关闭总线、系统时钟减少动态功耗，外设仍可在一个可选异步时钟源下继续运作；在未唤醒内核的情况下，UART、SPI、I2C、ADC、DAC、LPT和DMA等可支持低功耗模式。MSP432系列MCU的主要特点为：①32位的Cortex-M4F架构，针对小封装的嵌入式应用进行了优化；②具有优秀的处理能力与快速中断处理能力；③提供混合的16/32位的Thumb-2指令集与32位ARM内核所期望的高性能，采用更紧凑的内存方案；④符合IEEE 754的浮点运算单元（FPU）；⑤16位SIMD向量处理单元；⑥快速代码执行允许更低的处理器时钟，并且增加了休眠模式时间；⑦哈佛构架将数据（D-code）和指令（I-code）所使用的总线进行分离；⑧使用高效的处理器内核、系统和存储器；⑨具有硬件除法器和快速数字信号处理为导向的乘加功能；⑩采用饱和算法处理信号；⑪对时间苛刻的应用提供可确定的、高性能的处理；⑫储存器保护单元为操作系统提供特权操作模式；⑬增强的系统调试提供全方位的断电和跟踪总能力；⑭串行线调试和串行线跟踪减少调试和跟踪过程中需求的引脚数；⑮从ARM7处理器系列中移植过来，以获得更好的性能和更高的电源效率；⑯针对高于指定频率的单周期Flash储存器使用情况而设计；⑰集成多种休眠模式，使功耗更低。

1. MSP432系列MCU的型号标识

德州仪器MSP432系列MCU的型号虽然很多，但是内核是相同的，为了方便选型与订购，需要基本了解MCU型号标识的基本含义。MSP432系列命名格式为：

    MSP PPP S FFFF(T)(CC)(D)(A)

其中，各字段说明如表3-1所示，本书使用的芯片命名为MSP432P401RIPZ。对照命名格式，可以从型号获得以下信息：属于混合信号处理器系列、32位内核、低功耗系列、主频48MHz、通用MCU、内含14位AD转换模块、内部Flash大小为256KB、内部SRAM大小为64KB、温度范围为-40～85℃、封装形式为100引脚LQFP封装（14mm×14mm）。本书所说的MSP432，均是以该具体型号为例。

表3-1 MSP432系列芯片型号字段含义

2. MSP432系列MCU的简明资源与共同特点

所有的MSP432系列MCU均具有低功耗与丰富的混合信号控制外设，提供了不同的闪Flash及RAM，以及引脚数量，表3-2所示为MSP432系列芯片的简明资源，供实际应用选型。

MSP432系列MCU在内核、低功耗、存储器、模拟信号、人机接口、安全性、定时器及系统特性等方面具有一些共同特点，如表3-3所示。这些共同特点主要有：①内核：低功耗内核（可达nA级）、工作频率为48MHz；②工作电压范围：1.62～3.7V；③运行温度范围：-40～85℃；④存储器：Flash大小128KB以上；SRAM大小32KB以上；⑤ADC：14位ADC；⑥通信接口：具有UART、I2C、SPI的通信接口模块；⑦安全特性：具有内部看门狗等安全保护特性；⑧电机控制：具有PWM功能模块；⑨调试接口：具有JTAG和SWD程序写入调试接口等。

表3-2 MSP432系列芯片简明资源

表3-3 MSP432系列MCU的共同特点

3.1.2 MSP432系列MCU内部结构框图

MSP432系列MCU内部结构框图如图3-1所示，它是高级微控制器总线架构AMBA的片上系统SoC。一般来说，AMBA包含高性能系统总线（Advanced High performance Bus，AHB）和低速、低功耗的高级外设总线（Advanced Peripheral Bus，APB）。AHB是负责连接ARM内核、直接存储器存取（Direct Memory Access，DMA）控制器、片内存储器或其他需要高带宽的模块。而APB则是用来连接系统的外围慢速模块，其协议规则相对AHB来说较为简单，它与AHB之间则通过桥（Bridge）相连，期望能减少系统总线的负载。

ARM公司定义了AMBA总线规范，它是一组针对基于ARM内核、片内系统之间通信而设计的标准协议。在AMBA总线规范中定义3种总线：①高性能总线AHB，用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割；②高级系统总线（Advanced System Bus，ASB），用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输，这是较老的系统总线格式，后来由高性能总线AHB替代；③高级外设总线APB，用于较低性能外设的简单连接，一般是接在AHB或ASB系统总线上的第二级总线。最初的AMBA总线是ASB和APB，在它的第二个版本中，ARM引入了AHB。

图3-1 MSP432系列MCU内部结构框图