MSP430系列与51单片机的特点与区别

MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16 位超低功耗的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。MSP430是16位单片机，51是8位单片机，MSP430采用RISC精简指令集，单个时钟周期就可以执行一条指令，相同晶振，速度较51快12倍。其它片上资源也是MSP较丰富。

有很多应用领域，比如智能仪器或仪表、自动化控制设备、家用电器等，其对于运算及控制功能的要求不高，用简单的控制软件便可达到令人满意的控制效果，但是针对一些对于体积、成本及能耗有着严格要求的应用领域，一般的控制软件很难达到相应的控制要求。为满足这些应用领域的要求，经研究便产生了单片机。单片机是一种集成式电路芯片，其主要是利用具有超大规模的集成电路技术以将具有对数据进行处理能力的中央处理器CPU、RAM、ROM、I/O、中断系统及定时器等各种功能集中于一块微小的硅片上，从而得以形成一个具有完整性的微型计算机系统。

msp430系列单片机是一种新型的16位单片机，主要特点就是功耗小，速度快，主要开发语言是c。开发环境有iar集成开发环境。 msp430单片机有不同系列，有f系列，c系列。比如f系列msp40f135表示的是rom是flash型的。常用的是f系列的13系列14系列。13系列的有msp430f133和msp430f135两种。14系列的有msp430f149等。 c51单片机现在很少用了，都被s52单片机代替了。

msp430和51的区别

最主要的区别是他们的内核完全不一样。

MSP430内核采用RISC精简指令结构，整个代码量较少，按照复杂程度指令在几十个到百多不等，代码的执行效率高，其操作许多是针对寄存器的读写完成对功能模块的设置和运行的。

51属于经典的CISC复杂指令结构，代码比较多，并且随着性能增加，补充指令也在增加，早先的百多到现在可能已超过2百以上了，代码执行效率不如RISC结构的。

由于上述的基本结构特点造成RISC结构的在相同系统频率上，RISC结构的比CISC结构的效率高和运行速度快。

MSP430采用RISC精简指令集，单个时钟周期就可以执行一条指令，相同晶振，速度较51快12倍。

其它片上资源也是MSP较丰富。

总体而言，MSP430功能强大，速度快，相比51而言，这些是明显的优势。

但是，MSP430作为混合信号处理器，针对许多具体应用，许多功能未必有用，如果速度要求也不是很高，51同样可以胜任的话，就可以体现出51成本低，开发资源丰富，位寻址便捷等优点。

MSP430单片机与51单片机的开发环境都是C开发环境，只是根据其外部配置及内部软件的使用而设置了相应的C开发环境。MSP430单片机与51单片机的区别主要体现在以下几方面：

第一，两种单片机的位数不同。MSP430单片机的位数为16位，而51单片机的位数为8位。

第二，两种单片机的优势存在很大区别。针对51单片机，其最主要的优势就是在整个系统的内部，包括硬件及软件其都具有一套完整的按位操作系统，被称为“位处理器”或是“布尔处理器”。51单片机的位处理器所处理的不是普通的字或是字节而是位，其不但可处理片内的一些具有特殊功能的寄存器的位，比如传送、清零、测试等，而且还可对位进行逻辑运算，具有相当完备的功能，方便了用户的使用。

然而针对MSP430单片机，其优势不仅仅是超低功耗，而且还有运行速度快、处理能力强、片内资源丰富等其他优势。

以89C51系列单片机为例，其属8位单片机，所采取的指令主要是“CISC”，这是一种非常复杂的指令集，其总共有111条指令。

然而MSP430单片机是一种16位单片机，其所遵循的是“精简、透明”的原则，所采取的指令是精简指令集结构，其总共的指令只有27条，非常简洁，而其余大部分指令都是模拟指令，也称仿真指令。在进行计算时，大部分寄存器和位于片内的数据存储器都可参与，并可进行多样化的计算。

这些内核指令是一种具有单周期性的指令，这些内核指令的应用不仅使得MSP430具有强大的功能，而且还可提高运行速度。此外，89C51系列单片机的电源电压为5V，而实现低功耗的方式主要有待机及掉电。

通常情况下，89C51系列单片机的电流消耗量是24mA;而若处掉电状态，其耗电电流则变为3mA;在掉电状态下，89C51系列单片机的电源电压还可压低至2V，但其还需要提供50uA左右的电流以使内部RAM中的数据得以保存。然而MSP430单片机在低功耗这方面则具有更大的优势。

MSP430芯片可实现以下六种工作方式：

（1）活动方式（AM），即中央处理器CPU及外围模式已被激活而呈现活动状态;

（2）低功耗0（LPM0），即中央处理器CPU处停止活动状态，外围模式处工作状态，ACLK及SMCLC呈现有效状态，MCLK可对环路进行控制;

（3）低功耗方式1（LPM1），即中央处理器CPU处停止工作状态，外围模式处工作状态，ACLK及SMCLK呈现有效状态，而MCLK不能对环路进行控制;

（4）低功耗方式2（LPM2），即中央处理器CPU处停止工作状态，外围模式处工作状态，ACLK呈现有效状态，而SMCLK及MCLK均不能对环路进行控制;

（5）低功耗方式3（LPM3），即中央处理器CPU处停止工作状态，外围模式处工作状态，ACLK呈现有效状态，而SMCLK及MCLK均不能对环路进行控制，同时数字控制振荡器DCO的DC发生器处关闭状态;

（6）低功耗方式4（LPM4），即中央处理器CPU处停止工作状态，若系统提供了外部时期则外围模式处工作状态，ACLK处信号禁止状态且晶体振荡器处停止活动状态， SMCLK及MCLK均不能对环路进行控制，同时数字控制振荡器DCO的DC发生器处关闭状态。

第三，两种单片机的模拟功能相差较大。以89C51系列单片机为例，其内部总线为8位，故其大部分内部功能模块也都是8位的，即使经研究现已加了很多功能模块，但是由于其内部总线已固定为8位，受其结构的限制，因此很难增加更多的模拟功能部件。

然而MSP430系列单片机具16位基本结构，同时经转换，其内部的数据总线仍然保有8位总线;再者MSP430系列单片机的基本结构属混合型，是一种开放式的架构，因此对于MSP430系列单片机来说，不管是8位功能模块，还是16位功能模块，其都能实现。

除此之外，MSP430系列单片机还可实现模数转换及数模转换，这也是MSP430系列单片机之所以能够迅速、方便增加其功能部件的主要原因之一。

在对芯片进行选择的时候也要尽量保证最大化的芯片利用率，且要保证使用的便利性。因此，在实际的应用当中，对单片机进行选择时一定要仔细分析不同单片机的特点及优劣之处，结合自身的具体需求及条件，选择正确的单片机，以实现芯片利用率的最大化。

无论是MSP430单片机还是51单片机，其都有着其自身的独特特点，也都有着其各自的优势。通常来说，在实际的应用当中，单片机的选择通常取决于设计任务的复杂度，为保证单片机选择的正确性，就必须要对单片机的性能及特点进行充分的了解与熟悉，以及不同单片机之间的联系与不同之处。

如何设置系统以最低功耗运行，MSP430案例分享

MSP430系列单片机的各个模块都可以独立运行，如定时器、输入/输出端口、A/D转换、看门狗、液晶显示器等都可以在CPU休眠的状态下独立工作。若需要主CPU工作，任何一个模块都可以通过中断唤醒CPU，从而使系统以最低功耗运行。

让CPU工作于突发状态可以充分利用CPU的低功耗性能。通常，使用软件将CPU设定到某一低功耗模式，在需要时使用中断将CPU从休眠状态中唤醒，完成工作后又可以进入相应的休眠状态。如：让CPU工作在LPM3状态，通过中断事件转换到AM活动模式，根据运行需要，又可以从AM状态进入相应的低功耗模式：LPM0/LPM3或LPM4。

系统的这些低功耗特性是靠系统对中断的响应来实现的。系统响应中断的过程：

硬件自动中断服务。包括PC入栈、SR入栈;中断向量赋给PC;GIE、 CPUOFF、OSCOFF和SCG1清除;以及IFG标志位清除（单源中断标志）

执行中断处理子程序。

执行RETI指令（中断返回），包括SR出栈;PC出栈。

例如：系统初始化完成后工作于低功耗模式0，中断事件触发到活动模式，中断处理结束后进入低功耗模式3。

;主程序

……;初始化操作开始

……;

……;初始化结束

BIS #GIE+CPUOFF， SR ; 主程序中设置低功耗模式0，LPM0

;……;程序在这里停止

;中断子程序

……

……; 中断处理结束

BIS #GIE+CPUOFF+SCG1+SCG0， 0（SP） ; 设置SR为低功耗模式3，LPM3

RETI; 中断返回

;系统进入低功耗模式3

……

如果主程序期待在中断返回之后继续执行某些操作，可以在中断处理子程序中改变SR的值为AM模式，系统中断退出后根据恢复的SR和PC的值，来执行设定的某些操作。

L1 操作1

L2 操作2

…… ;中断处理开始

BIS #GIE+CPUOFF， 0（SP） ; 设置SR为活动模式，AM

RETI; 中断返回，系统进入活动模式

……

主程序执行到LPM0处停止执行，L1，L2等语句不执行。之后中断事件保存PC（L1指令地址）和SR（低功耗模式0），中断唤醒CPU，执行中断处理程序;由于在中断处理子程序中将SR设置为活动模式，所以中断返回后CPU处于活动状态，并从PC指向的L1指令处开始继续执行……

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