MSP430單片機(jī)在仿真中要注意的幾點(diǎn)問題

作者/劉宸、黃世輸，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基金項(xiàng)目：基于Proteus單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺改造與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)。四川省教育廳，16ZB0395

摘要：MSP430系列單片機(jī)由于其超低功耗、片內(nèi)資源豐富和性能優(yōu)異等諸多優(yōu)點(diǎn)，在業(yè)界被廣泛使用。初學(xué)者在學(xué)習(xí)過程中，使用仿真 軟件時(shí)遇到若干問題。本文提供了相關(guān)問題的解決方法，介紹了MSP430系列單片機(jī)在IAR集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行軟件仿真調(diào)試的設(shè)置和使用 方法，以及在P「oteus硬件仿真軟件中的時(shí)鐘信號、定時(shí)器、源碼級調(diào)試和硬件乘法器的設(shè)置方法。關(guān)鍵詞：MSP430;單片機(jī)；Proteus;仿真

引言

TI德州儀器公司推出的MSP430單片機(jī)是一種基于 RISC的16位混合信號微處理器，應(yīng)用廣泛，因而成為眾多

初學(xué)者學(xué)習(xí)的對象。在學(xué)習(xí)時(shí)經(jīng)常使用IAR集成開發(fā)環(huán)境 和Proteus仿真軟件，其中IAR是目前最常用的MSP430 單片機(jī)開發(fā)平臺，具有帶項(xiàng)目管理器和編輯器的集成開發(fā)環(huán) 境、高度優(yōu)化的MSP430 C/C++編譯器和帶MSP430模擬 器和RTOS內(nèi)核識別調(diào)試插件的C-SPY調(diào)試器等；Proteus 是英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的單片機(jī)及外圍器 件的仿真軟件，使用戶能在沒有硬件設(shè)備的條件下快速有效 地學(xué)習(xí)。本文主要介紹在這兩款軟件中仿真調(diào)試時(shí)要注意的 幾點(diǎn)問題。

1.IAR軟件仿真設(shè)置

(1)用IAR軟件仿真調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)警告：Stack

Warning,或錯(cuò)誤提示：user error: illegal opcode found on address 0x0〇

解決方法：使用軟件仿真調(diào)試，不要點(diǎn)擊Debug

without download(調(diào)試不下載）按鈕，而應(yīng)該同硬件仿真

—樣也點(diǎn)擊Download and Debug(調(diào)試并下載）按鈕。

⑵項(xiàng)目的設(shè)置Option->Linker->Output里面，一定 要點(diǎn)選Debug information for C-SPY。輸出文件格式通常 在 Other 里選擇 msd-i、msp430-txt 或 ubrof 8 等，但那 是用于下載到真實(shí)單片機(jī)，或者加載到Proteus里進(jìn)行仿 真的輸出文件格式。這里我們講的是在IAR中進(jìn)行軟件仿真 調(diào)試，就要在 Format 里點(diǎn)選 Debug information for C-SPY， 因?yàn)镃-SPY調(diào)試器是MSP430的模擬器，選擇其才能進(jìn)行

IAR軟件仿真調(diào)試。

(3)

設(shè)置 Option->Linker->Debug -> Driver 里面FET Debugger更改為Simulator。這一步是在仿真調(diào)試設(shè)

置中，將FET硬件仿真器更改為軟件仿真。

(4)

很多時(shí)候程序員需要查看程序的耗時(shí)，查看耗時(shí)的

方法是：View->Register，觀察CCSTEP,它就是耗時(shí)的機(jī) 器周期，CYCLECOUNTER是程序當(dāng)前時(shí)間，單位都是機(jī)器

周期，所以，耗時(shí)還需要將CCSTEP除以機(jī)器頻率，例如:

ccstep/8M=5/8000000=0.625ps。如圖 1 所示。

⑶查看程序耗時(shí)還可以啟用Timeline時(shí)間軸：菜單 欄 Simulator->Timeline,勾選 Enable,再勾選 Select

Graphs里的Call Stack。如圖2所示。在IAR軟件仿真

調(diào)試時(shí)，默認(rèn)MCLK主時(shí)鐘頻率為1MHz,所以若要得到 程序在真實(shí)單片機(jī)的耗時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際時(shí)鐘輸入源，將

Timeline時(shí)間軸里顯示的耗時(shí)進(jìn)行比例縮放。

Navi gate

??/ Auto Scroll

Zoom?

Interrupts

?/ Enable

Go To Source

___Interrupts

Time Axis Unit ?Call Stack

3571700 |delay

|delay

[delay

Os

5s

10s

圖2 Timeline時(shí)間軸

把

2.Proteus軟件仿真中若干問題

(1)在市面上的MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板常采用

MSP430F149,而用Proteus軟件仿真時(shí)，由于Proteus沒

有MSP430F149的仿真模型，而自帶MSP430F249的仿真 模型，則可用功能更強(qiáng)的MSP430F249來代替。但要注意 在IAR開發(fā)環(huán)境里，單片機(jī)選型也要選為MSP430F249,

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，電子

sn

且包含對應(yīng)的頭文件。在Proteus中仿真和下載程序到149 實(shí)驗(yàn)板時(shí)要注意分別選用。

(2)

供Proteus進(jìn)行仿真，但是不能進(jìn)行源碼級調(diào)試；一類是

msp430-txt，即TI公司對MSP430系列單片機(jī)利用BSL

有一類是 ubrof 8(forced)，這是 Proteus 對 MSP430 系列 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)源碼級調(diào)試的文件格式，文件名為.d90。類似 51系列單片機(jī)在Keil軟件與Proteus中的聯(lián)調(diào)，可以更直 觀更細(xì)致地調(diào)試每條語句。

⑷硬件乘法器。仿真與真實(shí)硬件調(diào)試略有不同，

方式進(jìn)行燒寫程序的一種格式，此時(shí)文件后綴名為.txt;還 MSP430F249的時(shí)鐘系統(tǒng)：基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊具有三個(gè)

振蕩器，或者叫時(shí)鐘輸入源，分別是LFXT1低頻振蕩器、

XT2高頻振蕩器以及DCO內(nèi)部數(shù)字控制振蕩器。輸入源可

通過軟件設(shè)定分頻，產(chǎn)生單片機(jī)工作需要的時(shí)鐘輸出信號： 主時(shí)鐘MCLK，子系統(tǒng)時(shí)鐘SMCLK，和輔助時(shí)鐘ACLK。 在MSP430單片機(jī)的大部分內(nèi)部設(shè)備中，都能選擇上述三 種時(shí)鐘信號作為時(shí)鐘源，應(yīng)用非常靈活。

在Proteus軟件中仿真MSP430F249單片機(jī)時(shí)，雙擊 單片機(jī)編輯屬性，其中Advanced Properties高級屬性里 有三個(gè)頻率設(shè)置：MCLK, SMCLK和ACLK,沒有振蕩器或 時(shí)鐘輸入源的選項(xiàng)，因此，只需要在對應(yīng)的選項(xiàng)里根據(jù)程序 填上時(shí)鐘的值。例如，程序：TACTL=TASSEL_1+MC_1; 定時(shí)器A時(shí)鐘源選為ACLK。這類單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)備選擇了 某種時(shí)鐘信號作為時(shí)鐘源時(shí)，那么也必須在Proteus的頻 率設(shè)置里輸入對應(yīng)的值。

此外，如果程序里沒有設(shè)置時(shí)鐘信號，那么會(huì)啟用

Proteus軟件不能仿真MSP430單片機(jī)內(nèi)部資源硬件乘

法器，而只能讓CPU直接計(jì)算。需要我們在IAR軟件中 設(shè)置不使用硬件乘法器：在Options->General Options- >Target->Hardware multiplier 中，

將 Hardware mul-

tiplier 的 勾選去掉即可。否則例如 程序： data=(long) ADC12MEMCT2500/4096;仿真時(shí)就不能正常計(jì)算出結(jié)果。

3.結(jié)束語

綜上，初學(xué)者在學(xué)習(xí)MSP430系列單片機(jī)的過程中， 使用仿真軟件時(shí)不可避免遇到若干問題。本文提到的在IAR 集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行軟件仿真調(diào)試的設(shè)置和使用，以及在

DCO內(nèi)部數(shù)字控制振蕩器，在Proteus軟件中仿真時(shí)，會(huì)

默認(rèn)MCLK主時(shí)鐘頻率為1.1MHz。

另外，還需要注意一點(diǎn)，程序中常有BCSCTL2 |=DIVS0+DIVS1;之類的分頻設(shè)置，比如程序里將SMCLK 的時(shí)鐘輸入源XT2的8MHz進(jìn)行了 8分頻，為1MHz，但 是在Proteus里仿真時(shí)，我們填入的SMCLK的值就必須為 分頻后的值1MHz,因?yàn)镻roteus仿真時(shí)不進(jìn)行分頻，而是 直接從SMCLK選項(xiàng)里讀出賦值。

(3)

Proteus硬件仿真軟件中的時(shí)鐘信號、定時(shí)器、源碼級調(diào)試

和硬件乘法器的設(shè)置，僅僅是若干問題中的_部分，畢竟仿 真和真實(shí)硬件調(diào)試運(yùn)行是有差別的，但殊途同歸，目的都是 學(xué)好用好MSP430單片機(jī)。

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源碼級調(diào)試。在IAR軟件的Output選項(xiàng)中有很多 華中科技大學(xué)出版社，2013.

種不同的輸出格式。總體來說有三類格式，_類是丨的6丨-

standard (Intel公司標(biāo)準(zhǔn))、msd-i,此類文件后綴名為.hex,

這種輸出格式可以作為單片機(jī)下載的二進(jìn)制文件，或者

(上接第67頁)

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