使用MSP430的外部中斷來切換不同的LED

考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字手表，它被編程為只顯示時(shí)間，現(xiàn)在想象你想改變它的時(shí)區(qū)。你會(huì)怎么做？您只需按下一個(gè)按鈕，即可更改為使您能夠更改時(shí)區(qū)的菜單。在這里，系統(tǒng)無法預(yù)測(cè)您對(duì)其計(jì)時(shí)過程的外部中斷，也無法要求您等待，因?yàn)樗τ谠黾幽直砩系拿胫?。這就是中斷派上用場(chǎng)的地方。

中斷不一定是外部的；它也可以是內(nèi)部的。大多數(shù)情況下，嵌入式中斷還有助于 CPU 的兩個(gè)外設(shè)之間的通信?？紤]一個(gè)預(yù)設(shè)定時(shí)器被復(fù)位，當(dāng)時(shí)間達(dá)到定時(shí)器寄存器中的值時(shí)觸發(fā)中斷。中斷處理程序可用于啟動(dòng)其他外設(shè)，如 DMA。

在本教程中，我們使用了MSP430 上的外部中斷來切換不同的 LED。當(dāng)使用按鈕通過狀態(tài)改變給出外部中斷時(shí)，控制權(quán)被轉(zhuǎn)移（搶占）到 ISR 并且它完成了必要的工作。

為什么我們需要中斷？

需要中斷來節(jié)省嵌入式系統(tǒng)中的輪詢開銷。當(dāng)需要通過搶占當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)來執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較高的任務(wù)時(shí)調(diào)??用它們。它也可用于將 CPU 從低功耗模式喚醒。當(dāng)通過 GPIO 端口被外部信號(hào)的邊沿轉(zhuǎn)換喚醒時(shí)，執(zhí)行 ISR 并且 CPU 再次返回低功耗模式。

MSP430 中的中斷類型

MSP430 中的中斷分為以下類型-

系統(tǒng)重置

不可屏蔽中斷

可屏蔽中斷

向量和非向量中斷

系統(tǒng)重置：

它可能由于電源電壓 （Vcc） 和選擇了復(fù)位模式的 RST/NMI 引腳中的低信號(hào)而發(fā)生，也可能由于看門狗定時(shí)器溢出和安全密鑰違規(guī)等原因而發(fā)生。

不可屏蔽中斷：

這些中斷不能被 CPU 指令屏蔽。一旦啟用了通用中斷，不可屏蔽的中斷就不能從處理中轉(zhuǎn)移。這是由振蕩器故障和手動(dòng)提供給 RST/NMI（在 NMI 模式下）的邊沿等源產(chǎn)生的。

可屏蔽中斷：

當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，如果它可以被 CPU 指令屏蔽，那么它就是可屏蔽中斷。它們不必總是外部的。它們還依賴于外圍設(shè)備及其功能。這里使用的外部端口中斷屬于這一類。

向量中斷和非向量中斷：

Vectored：在這種情況下，中斷設(shè)備通過傳遞中斷向量地址為我們提供中斷源。這里ISR 的地址是固定的，控制權(quán)轉(zhuǎn)移到該地址，ISR 負(fù)責(zé)其余的工作。

Non-Vectored： 這里所有的中斷都有共同的 ISR。當(dāng)來自非向量源的中斷發(fā)生時(shí)，控制權(quán)被轉(zhuǎn)移到所有非向量中斷共享的公共地址。

MSP430 中的中斷程序控制

當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，MCLK 開啟，CPU 從關(guān)閉狀態(tài)回調(diào)。由于在中斷發(fā)生后程序的控制權(quán)被轉(zhuǎn)移到 ISR 地址，程序計(jì)數(shù)器和狀態(tài)寄存器中的值被移入堆棧。

連續(xù)清除狀態(tài)寄存器，從而清除 GIE 并終止低功耗模式。通過將中斷向量地址放入程序計(jì)數(shù)器來選擇并執(zhí)行具有最高優(yōu)先級(jí)的中斷。在我們了解MSP430 GPIO 中斷示例代碼之前，了解其中涉及的端口寄存器的工作非常重要。

MSP430 上用于 GPIO 控制的端口寄存器：

PxDIR：端口方向控制寄存器。它允許程序員通過寫入 0 或 1 來專門選擇其功能。如果一個(gè)引腳被選擇為 1，則它充當(dāng)輸出。將端口 1 視為 8 位端口，如果將引腳 2 和 3 分配為輸出端口，則必須將 P1DIR 寄存器的值設(shè)置為 0x0C。

PxIN：它是一個(gè)只讀寄存器，可以使用該寄存器讀取端口中的當(dāng)前值。

PxOUT：此特定寄存器可用于將值直接寫入端口。這只有在上拉/下拉寄存器被禁用時(shí)才有可能。

PxREN：它是一個(gè) 8 位寄存器，用于啟用或禁用上拉/下拉寄存器。當(dāng)一個(gè)引腳在 PxREN 和 PxOUT 寄存器中都設(shè)置為 1 時(shí)，特定引腳被上拉。

PxSEL 和 PxSEL2：由于 MSP430 中的所有引腳都是多路復(fù)用的，因此在使用它之前必須選擇特定的功能。當(dāng)特定引腳的 PxSEL 和 PxSEL2 寄存器都設(shè)置為 0 時(shí)，則選擇通用 I/O。當(dāng) PxSEL 設(shè)置為 1 時(shí)，選擇主要外圍功能，依此類推。

PxIE：它啟用或禁用端口 x 中特定引腳的中斷。

PxIES：它選擇產(chǎn)生中斷的邊沿。為 0，選擇上升沿，為 1，選擇下降沿。

用于測(cè)試 GPIO 中斷的 MSP430 電路

用于測(cè)試我們的MSP430 中斷示例代碼的 MSP430 電路如下所示。

電路板的接地用于將 LED 和按鈕接地。按鈕的對(duì)角兩側(cè)為常開端子，按下按鈕時(shí)連接。在 LED 之前連接一個(gè)電阻器，以避免 LED 的高電流消耗。通常，使用 100 歐姆 - 220 歐姆范圍內(nèi)的低電阻。

我們使用 3 種不同的代碼來更好地理解端口中斷。前兩個(gè)代碼使用與電路圖 1 中相同的電路。讓我們深入研究代碼。建立連接后，我的設(shè)置如下所示。

對(duì) MSP430 進(jìn)行中斷編程

完整的MSP430 中斷程序可以在本頁底部找到，代碼解釋如下。

下面的行使看門狗定時(shí)器停止運(yùn)行?？撮T狗定時(shí)器通常執(zhí)行兩個(gè)操作。一種是通過重置控制器來防止控制器無限循環(huán)，另一種是使用內(nèi)置計(jì)時(shí)器觸發(fā)周期性事件。當(dāng)微控制器復(fù)位（或上電）時(shí)，它處于定時(shí)器模式，并傾向于在 32 毫秒后復(fù)位 MCU。此行阻止控制器執(zhí)行此操作。

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD；

將P1DIR寄存器設(shè)置為值 0x07 將 pin0、pin1 和 pin2 的方向設(shè)置為輸出。將P1OUT設(shè)置為 0x30 可將其配置為在 pin4 和 pin5 上啟用內(nèi)部上拉電阻的輸入。將P1REN設(shè)置為 0x30 會(huì)啟用這些引腳上的內(nèi)部上拉電阻。P1IE使能中斷，其中 P1IES 選擇從高到低的轉(zhuǎn)換作為這些引腳上的中斷沿。

P1DIR |= 0x07;

P1OUT = 0x30；

P1REN |= 0x30;

P1IE |= 0x30;

P1IES |= 0x30;

P1IFG &= ~0x30;

下一行啟用低功耗模式并啟用狀態(tài)寄存器中的GIE，以便可以接收中斷。

__bis_SR_register（LPM4bits+GIE）

程序計(jì)數(shù)器使用宏設(shè)置為端口 1 向量的地址。

PORT1_VECTOR。

#pragma vector=PORT1_VECTOR

__interrupt void Port_1（void）

下面的代碼一個(gè)接一個(gè)地切換連接到 pin0、pin1、pin2 的每個(gè) LED。

if（count%3==0）

{

P1OUT ^= BIT1;

P1IFG &= ~0x30;

計(jì)數(shù)++；

}

else if（count%3==1） { P1OUT ^= BIT1; P1IFG &= ~0x30; 計(jì)數(shù)++； } 其他 { P1OUT ^= BIT2; P1IFG &= ~0x30; 計(jì)數(shù)++； }

電路圖2：

同樣，讓我們??嘗試一個(gè)不同的引腳來更好地理解這個(gè)概念。所以這里的按鈕連接到針腳 2.0 而不是針腳 1.5。修改后的電路如下。該電路再次用于測(cè)試MSP430 按鈕中斷程序。

這里的端口 2 用于輸入。所以必須使用不同的中斷向量。P1.4和P2.0接受輸入。

由于端口 2 僅用于輸入，P2DIR 設(shè)置為 0。要將端口 2 的 pin0 設(shè)置為輸入并啟用內(nèi)部上拉電阻，寄存器 P2OUT 和 P2REN 必須設(shè)置為 1。要啟用端口 2 的 pin0 上的中斷以及選擇中斷的邊沿，P2IE 和 P2IES 的值設(shè)置為 1。要重置端口 2 中的標(biāo)志，P2IFG 被清除，這樣標(biāo)志可以再次設(shè)置在中斷的發(fā)生。

P2DIR |= 0x00;

P2OUT = 0x01；

P2REN |= 0x01;

P2IE |= 0x01;

P2IES |= 0x01;

P2IFG &= ~0x01;

當(dāng)中斷源來自端口 1 時(shí)，連接到端口 1 引腳 1 的 LED 會(huì)發(fā)光。當(dāng)中斷源屬于端口 2 時(shí)，連接到端口 1 的 pin2 的 LED 會(huì)發(fā)光。

#pragma vector=PORT1_VECTOR

__interrupt void Port_1（void）

{

P1OUT ^= BIT1;

P1IFG &= ~0x10;

for（i=0;i《20000;i++）

{

}

P1OUT ^= BIT1;

}

#pragma vector=PORT2_VECTOR

__interrupt void Port_2（void）

{

P1OUT ^= BIT2;

P2IFG &= ~0x01;

for（j=0;j《20000;j++）

{

}

P1OUT ^= BIT2;

}

從 CCS 上傳程序到 MSP430

要將項(xiàng)目加載到啟動(dòng)板并對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，請(qǐng)選擇項(xiàng)目，然后單擊工具欄中的調(diào)試圖標(biāo)。或者，按 F11 或單擊 RunàDebug 進(jìn)入調(diào)試模式。

進(jìn)入調(diào)試模式后，按下綠色運(yùn)行按鈕即可在 MCU 中自由運(yùn)行加載的代碼。現(xiàn)在，當(dāng)按下按鈕時(shí)，邊沿的變化觸發(fā)中斷，從而提示 LED 狀態(tài)的變化。

MSP430 上的中斷程序

代碼上傳成功后，我們可以通過簡(jiǎn)單的按鈕進(jìn)行測(cè)試。每當(dāng)使用按鈕發(fā)出中斷時(shí)，LED 模式將根據(jù)我們的程序發(fā)生變化。

#項(xiàng)目1：
#include
整數(shù)計(jì)數(shù) = 0；
詮釋主要（無效）
{
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD；
P1DIR |= 0x07;
P1OUT = 0x30；
P1REN |= 0x30;
P1IE |= 0x30;
P1IES |= 0x30;
P1IFG &= ~0x30;
__bis_SR_register(LPM4_bits + GIE); // 進(jìn)入帶中斷的 LPM4

}
// 端口 1 中斷服務(wù)程序
#pragma 向量=PORT1_VECTOR
__interrupt 無效端口_1（無效）
{
如果（計(jì)數(shù)%3==0）
{
P1OUT ^= BIT1;
P1IFG &= ~0x30;
計(jì)數(shù)++；
}
否則 if(count%3==1)
{
P1OUT ^= BIT1;
P1IFG &= ~0x30;
計(jì)數(shù)++；
}
別的
{
P1OUT ^= BIT2;
P1IFG &= ~0x30;
計(jì)數(shù)++；
}
}

#項(xiàng)目2：
#include
整數(shù) i, j;
詮釋主要（無效）
{
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD；
P1DIR |= 0x06;
P1OUT = 0x10；
P1REN |= 0x10;
P1IE |= 0x10;
P1IES |= 0x10;
P1IFG &= ~0x10;
P2DIR |= 0x00;
P2OUT = 0x01；
P2REN |= 0x01;
P2IE |= 0x01;
P2IES |= 0x01;
P2IFG &= ~0x01;
__bis_SR_register(LPM4_bits + GIE); // 進(jìn)入帶中斷的 LPM4
}
// 端口 1 中斷服務(wù)程序
#pragma 向量=PORT1_VECTOR
__interrupt 無效端口_1（無效）
{
P1OUT ^= BIT1;
P1IFG &= ~0x10;
for(i=0;i<20000;i++)
{
}
P1OUT ^= BIT1;
}
#pragma 向量=PORT2_VECTOR
__interrupt 無效端口_2（無效）
{
P1OUT ^= BIT2;
P2IFG &= ~0x01;
對(duì)于(j=0;j<20000;j++)
{
}
P1OUT ^= BIT2;
}