MSP430单片机的软硬件C延时程序设计

可读性好,易于移植和维护,已被很多单片机编程人员所采用。MSP430集成开发环境(如
IAR Embedded Workbench和AQ430)都集成了C编译器和C语言级调试器C-SPY。但是C
语言难以实现精确延时,这一直困扰着很多MSP430
单片机程序员。笔者在实际项目开发过程中,遇到很多需要严格时序控制的接口器件,
如单总线数字温度传感器DSl8820、实时时钟芯片PCF8563(需要用普通]／o模拟12C
总线时序)、三线制数字电位器AD8402、CF卡(Compact Flash Card)等都需要μs级甚至纳
ns级精确延时;而一些慢速设备只需要ms到s级的延时。为此,
笔者提出了适合于不同延时级别需要的软件或硬件精确延时方法,并已实际应用,效果良好
,大大缩短了开发周期。 　
1 硬件延时
MSP430单片机系统程序多采用事件驱动机制,即在没有外部事件触发的情况下CPU
休眠于低功耗模式中。当外部事件到来时,产生中断激活CPU,进入相应的中断服务程序(
ISR)中。中断响应程序只完成两个任务,一是置位相应事件的标志,二是使MCU
退出低功耗模式。主程序负责使MCU在低功耗模式和事件处理程序之间切换,
即在主程序中设一个无限循环,系统初始化以后直接进入低功耗模式。MCU被唤醒后,
判断各标志是否置位。如果是单一标志置位,那么MCU执行相应的事件处理程序,
完成后转入低功耗模式;若是有多个标志同时置位,
主程序按照事先排好的消息队列对它们依次判别并进行处理,所有事件处理完毕以后MCU
休眠,系统进入低功耗状态(该消息队列的顺序是按照任务的重要性设定的优先级)
。在这种前后台系统中,由于主程序是无限循环,就必须关闭看门狗,与其闲置,
不如用其定时器的功能作硬件延时。使用MSP430
单片机看门狗定时器实现任意时长精确延时,既满足了系统实时低功耗的要求,
也弥补了使用无限循环延时的时间难确定和占用CPU时间长的缺点。通过下例,讲解在同一
WDT ISR中完成不同时长延时的技巧。
#pragma vector=WD_r_VECTOR
interrupt void WDT_Delay(void)
{
//看门狗中断服务程序
if((DelayTime&Delay500ms)==Delay500ms)
{
//判断需要500 ms延时的标志是否置位
static unsigned int n250MS=O;
n250MS++;
if(n250MS==2)
{
//延时250ms×2=500ms
n250MS=0; //清零计数器
DelayTime＆=~Delay500ms;//复位标志位
WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;
1El＆=～WDTlE;//关闭看门狗定时器并禁止其中断
}
}
if((DelayTime＆Delay30s)==Delay30s)
{
//判断需要的30 s延时标志是否置位
static unsigned int nS=0;
nS++;
if(nS==30){ //延时1 s×30=30 s
nS=0; //清零计数器
DelayTime＆=～Delay30s;//复位标志位
WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;
IEl&=～WDTlE; //关闭看门狗定时器并禁止其中断
}
}
如果任务1需要500 ms的延时,只需在需要延时处执行如下语句：
WDTCTL=WDT_ADLY_250;
IE|=WDTIE; //①
DelayTime|=Delay500ms //②
while((DelayTime＆Delay500ms)==Delay500ms); //③
①处是配置看门狗工作在定时器模式,WDT每隔250 ms
产生一次中断请求。可以根据需要改变时钟节拍,在使用32768 Hz晶振作为时钟源时,
可以产生1．9ms、16 ms、250 ms和1000 ms的延时基数。在头文件msp430xl4x．h中,将这
4种翻转时间的WDT配置宏定义为：WDT_ADLY_1_9、WDT_ADLY_16、WDT_ADLY_250和
WDT_ADLY_1000。如果用DCOCLK作为SMCLK的时钟源,WDT选择SMCLK=1 MHz为时钟源,
这样可以有O．064 ms、0．5 ms、8 ms和32 ms延时基数可供使用。
②处设置一个标志位,方便WDT ISR判别并进入相应的延时分支。
③处一直判别DelayTime标志组中的Delay500ms位,如果处于置位状态,
说明所需的延时未到,执行空操作,直到延时时间到,在WDTISR中将Delay500ms复位,跳出
while()循环,执行下一条指令。
同理,如果任务2需要30 s延时,通过WDTCTL=WDT_ADLY_1000激活WDT中断,每隔1 s
进中断一次,在WDT ISR中判别标志发现是Delay30s置位而不是Delay500ms执行30 s
延时程序分支。每中断一次,计数器nS加l,直到计到30,说明30 s延时完成,清零计数器,
停止看门狗(WETCTL=WE)THOLD+WDTPW;)可停止产生中断,并复位该延时标志,
以通知任务延时时间到,可以执行下面的指令了。
在WDT ISR
中可以根据延时基数和计数器的搭配实现任意长度的时间延时。在系统程序设计时,
先确定所需的不同延时时间,然后在WDT。ISR
中添加相应的延时分支即可。嵌入式实时操作系统μC／OS-II移植于MSP430
单片机就是使用看门狗定时器产生时钟节拍的。
对于系统比较简单,只需要单一时长的延时．而又要考虑系统功耗时,
介绍另一种使用看门狗