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MSP430系列单片机讲座 [ 第二讲 MSP430 学习和调试系统（上） ]
大家都知道，对于单片机来说，它是没有自开发能力的，因此要开发单片机必须有开发
器或仿真器。要得到一个从硬件到软件功能完整的开发器或仿真器，一般来说价格是非常昂贵的。所以对于一般业余爱好者或经费不多的工程技术人员，大多都使用简易的开发器。但是对于简易的开发器来说，有些很难做到真正的仿真，调试程序的实时性=也受到了限制，有时，这些开发器还占用单片机的某些资源。
自从20世纪80年代制定了有关检测PCB和IC芯片的一个标准-- IEEE1149.1-1990以后，JTAG接口的技术得到了推广，后来，随着Flash 存储器技术的逐渐成熟，将这两种技术相互融合,通过JTAG接口来调试、开发和在线对Flash 存储器编程的仿真技术得到了很大的发展。TI公司将这一技术运用到MSP430 Flash系列的单片机上。这样的仿真技术的特点是：
（1）仿真器的硬件与单片机无关，仿真器只提供独立于单片机的JTAG标准接口，MSP430 Flash 系列的芯片上只提供用于仿真调试的信号引脚，用户只需按JTAG标准在单片机目标板上作一接口（14脚双排插针）二者相连即可对单片机进行仿真调试。
由于仿真器的硬件与单片机无关，不同系列的仿真器的硬件相同，可以节省开发投资。
（2）仿真接口与单片机的引脚数和封装无关，无论单片机的引脚数的多少,仿真头所使用的引脚数不变,解决了传统仿真头随单片机引脚数增多而体积增大的问题.
（3）仿真接口与单片机的主频无关。硬件时序就是目标系统的硬件时序，避免了其间的差异。
（4）仿真器不占用单片机的任何资源。单片机的所有资源都在目标系统上。
MSP430学习、调试及开发系统由硬件和软件两部分组成。其中所使用的调试软件是IAR编译软件——IAR Embedded Workbench；硬件环境如图1所示，由PC机、MSP430 Flash仿真工具（FET）和系统目标板或学习板所组成。
图1
学习和调试系统的硬件环境
⒈MSP430 FET仿真工具
⑴ JTAG 简介JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的检测PCB和IC芯片的一个标准，1990年被修改后成为IEEE的一个标准，即IEEE1149.1-1990。通过这个标准，可对具有JTAG接口的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障检测。具有JTAG接口的芯片,相关JTAG引脚的定义为:TCK为测试时钟输入；TDI为测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测试数据输出，数据通过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；TRST为测试复位，输入引脚，低电平有效。
一般JTAG内部有一个状态机，称为TAP控制器。它通过TCK和TMS进行状态的转变，实现数据和指令的输入。
JTAG标准定义了一个串行的移位寄存器。寄存器的每一个单元分配给IC芯片的相应的引脚，这个独立的单元称为BSC边界扫描单元。这个串联的BSC在IC内部构成JTAG回路，所有的BSR边界扫描寄存器通过JTAG测试激活，平时这些引脚保持正常的IC功能。
在设计PCB时，MCU中的数据线、地址线和控制线与其中Flash存储器的数据线、地址线和控制线相连。因为MCU的引脚都有相应的BSC，只要用JTAG指令将数据、地址和控制信号送给其BSC中，就可以通过BSC将信号送给Flash存储器，实现对Flash存储器的在线的读取、擦除和编程操作。
⑵MSP430 FET仿真工具的原理MSP430 FET仿真工具的功能主要是将由PC机打印机接口来的8位并行数据与来自JTAG接口的串行数据进行相互转换，以实现PC机与MSP430芯片中的JTAG接口的通讯。
在本文所介绍的MSP430学习和调试系统中，可以使用TI公司推出的两种型号的MSP430 FET仿真工具：MSP430-FETX110仿真工具和MSP-FET430P440仿真工具。前者是TI最早推出的仿真工具,没有JTAG调试接口,只能支持MSP430F11x, MSP430F11x1及MSP430F11x2 等器件；后者是TI新推出的仿真器,它由JTAG接口盒和DEMO板两部分组成,其JTAG口盒支持所有MSP430 FLASH系列单片机的开发,其DEMO板支持MSP430F43x及MSP430F44x器件。
MSP-FET430P440仿真工具的外形和PCB板图见图2a和图2b；MSP-FET430X110仿真工具PCB板示于图2 c中，而它的电原理图则示于图3中。至于仿真工具与学习板或目标板相连接的JTAG插头的引脚分配示于图4中。
a）MSP-FET430P440仿真工具外形
b）MSP-FET430P440仿真工具PCB板
 
c) MSP-FET430X110仿真工具PCB板
图2MSP430-FETX110仿真工具
 图3MSP430-FETX110仿真工具的电原理图
 图4JTAG插头的引脚分配
⑶ MSP430 FET仿真工具的功能功能主要有三个：a.下载编码到器件；b.编程Flash存储器；c.通过内部的仿真逻辑进行仿真。
⑷MSP430 FET仿真工具的连接FET430X110仿真工具和FET430P440仿真工具的连接方法是不同的：a.对于FET430P440仿真器,仿真器用25芯的扁平电缆与PC的打印机接口相连,另一端JTAG口用14脚扁平电缆与用户的目标板连接(如本文提到的学习板)；b. 对于FET430X110仿真器,仿真器用25芯的扁平电缆与PC的打印机接口连接,没有JTAG接口,所仿真的芯片直接焊在仿真器上或夹在仿真器的座上
⒉MSP430学习板
⑴MSP430学习板概述MSP430学习板是利尔达公司为了在我国推广MSP430系列单片机，执行大学计划而推出的学习和开发MSP430 Flash 型单片机的一个硬件平台。
学习板硬件平台以MSP430F449为核心，配合FET仿真工具及IAR软件平台，对所有的MSP430F43x和MSP430F44x系列单片机进行在线编程与测试，可方便地实现开发。
学习板采纳国内外许多单片机实验仪的优点,保持了传统机的实验项目，增加了以实用技术为主的许多实验。按照教育大纲的要求，可根据校方要求定制或校方自制实验卡与本机配合使用。学习板是《MSP430系列FLASH型超地功耗16位单片机》、《MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例》、《MSP430系列单片机C语言程序设计与开发》等教材和参考资料所必须的实验设备,它既能适合科研开发，又能适合大面积实验教学、课程设计、毕业设计等方面的要求,为广大高校师生提供一个良好的实验开发环境。同时也是广大的电子爱好者学习、开发MSP430系列单片机的良好平台。
该学习板集成了丰富的接口电路与模块，具体如下：
- 2种输出电压5V和3.6V
- 12键的行列键盘，3个独立按键
- 3种显示模式:LED、LCD（段码）、LCD（点阵）
- 3种通讯模式: 485、232、M_BUS
- 2种外围接口方式：SPI方式和
 总线（串行EEPROM）模块方式
- A/D转换接口（12位）
- 外部FLASH DATA 模块
- Timer_A比较/捕获模式接口
学习板还把全部引脚用插座引出，并可通过DIP开关选择是否与外部电路相连，方便用户自己扩展模块与单片机相连。学习板的平面布置如图5所示。
为了能更好地了解和掌握MSP430FLASH系列单片机的特点、使用方法，能更好、更快的投入开发，针对学习板设计了丰富的实验项目，有基础的DEMO实验，更有复杂、精彩的综合实验，同时准备了大量的相关程序，以便用户调试。
图5
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