MSP430, учимся программировать и отлаживать железо (часть 3)

Возможно Вы уже не первый раз садитесь за программирование Вашего MSP430. Если это не так, то рекомендую ознакомиться с предыдущими статьями по данной тематике: часть 1, часть 2.
В этой статье мы рассмотрим инструмент для графической настройки периферии нашего микроконтроллера — Grace, познакомимся с принципом работы watchdog и поработаем с виртуальным COM-портом (через программатор). Уже традиционно будет рассмотрен небольшой пример кода, и предоставлены все необходимые для понимания ссылки.

Введение

В первой статье я упоминал Code Composer Studio, от рассмотрения которого отказался, но недавно моё внимание, благодаря Соколову А.В., привлёк один плагин для неё — Graphical Peripheral Configuration Tool (Grace).

Каждый раз, когда приходится настраивать очередной периферийный модуль MSP430, мы сталкиваемся с рядом сложностей. К таким сложностям можно отнести незнание списка регистров конкретного модуля, отличительные особенности конкретного микроконтроллера или плохое понимание англоязычных документаций. В любом из перечисленных случаев Grace может стать полезным.

Grace

Скачать и установить этот инструмент можно вместе с Code Composer Studio v5 по следующей ссылке. Для этого потребуется зарегистрироваться на сайте Texas Instruments.

После установки CCS выбираем Project→New CCS Project, в облати Project templates and examples выбираем Empty Project→Empty Grace (MSP430) Project, в области Device не забудьте указать микроконтроллер из списка.

Как только появится экран «Grace — Welcome», нажимаем клавишу Device Overview. Перед Вами появится следующая картинка.

Кликнув по конкретному устройству на ней, Вы перейдёте к его настройке, которую можно производить в нескольких режимах. Режимы могут отличаться для разных устройств, но обычно это Basic User, Power User и Registers. Basic User и Power User предназначены для быстрой настройки периферийного устройства интуитивно. Registers отображает список всех регистров устройства и позволяет менять их значения.

Совет: в datasheet к микроконтроллеру не всегда содержится полная информация об интересующем устройстве, про все регистры и параметры обычно можно прочитать в файле MSP430xxxx Family User's Guide, который можно скачать на сайте Texas Instruments.

Поскольку для работы я уже привык использовать Workbench, после завершения настройки, все конфигурационные данные требуется перенести туда. Для этого нажимаем Project→Build All, находим в папке проекта директорию /src/csl/, в ней и находятся все *.c файлы с конфигурацией каждого устройства.

Пример кода

Следующий код работает с USB-UART мостом встроенным в программатор, так же в код включено использование watchdog, но обо всём по порядку.

1.  
2. #include "msp430f2274.h"
3. #include <string>
4.  
5. void UARTWriteString(string str);
6.  
7. bool watchdogReset = true;
8.  
9. void main(void)
10. {
11.   WDTCTL = WDT_MRST_32; // Watchdog автоматически
12.                         // перезапустит систему через 32ms.
13.  
14.   BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Устанавливаем тактовую частоту Basic Clock System.
15.   DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // Устанавливаем тактовую
16.                         // частоту Digital Controlled Oscillator.
17.  
18.   P3SEL = BIT4 + BIT5; // Выбираем функцию P1.4/P1.5 как TXD/RXD для UART.
19.  
20.   UCA0CTL1 |= UCSWRST; // Этот бит блокирует работу прерываний от UART и работу 
21.                        // сдвигового регистра чтобы не мешать
22.                        // настройке (грубо говоря отключает UART).
23.   UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; // Наш UART будет работать от 
24.                         // SMCLK (Sub-main clock), тоесть от 1MHZ.
25.   UCA0BR0 = 0x68; // Делитель частоты для SMCLK (1000000 / 9600).
26.   UCA0BR1 = 0x00;
27.   UCA0MCTL = 0x04; // Определяет маску модуляции.
28.                   // Это помогает минимизировать ошибки.
29.   UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; // Включаем UART обратно.
30.  
31.   P1DIR |= BIT0; // Настройка светодиодов.
32.   P1DIR |= BIT1;
33.   P1OUT &= ~BIT0;
34.   P1OUT &= ~BIT1;
35.  
36.   UARTWriteString("---Привет, Хабр!---");
37.  
38.   unsigned char data;
39.   while(true)
40.   {
41.     while (!(IFG2&UCA0RXIFG)) // Проверка готовности буфера приёма.
42.       if(watchdogReset)
43.         WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL; // Сброс таймера watchdog в ноль.
44.     data = UCA0RXBUF;
45.     if(data == 0x01)
46.     {
47.       UARTWriteString("---Погасить зеленый светодиод.---");
48.       P1OUT &= ~BIT1;
49.     }
50.     else if(data == 0x02)
51.     {
52.       UARTWriteString("---Зажечь зеленый светодиод.---");
53.       P1OUT |= BIT1;
54.     }
55.     else if(data == 0x03)
56.     {
57.       UARTWriteString("---Переключить состояние красного светодиода.---");
58.       P1OUT ^= BIT0;
59.     }
60.     else
61.     {
62.       UARTWriteString("---Принятые данные не соответствуют.---");
63.       watchdogReset = false;
64.     }
65.   }
66. }
67.  
68. void UARTWriteString(string str)
69. {
70.   int strSize = str.length();
71.   for(int i = 0; i < strSize; i++)
72.   {
73.     WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL; // Сброс таймера watchdog в ноль.
74.     while (!(IFG2&UCA0TXIFG)); // Проверка готовности буфера отправки.
75.     UCA0TXBUF = str[i];
76.   }
77. }
78.  

Для работы с COM-портом со стороны компьютера нам потребуется программное обеспечение, мой выбор пал на COM Port Toolkit. Что именно выберите Вы — не имеет значения.

Небольшое видео, которое позволит понять что именно делает пример.


В отличии от предыдущих статей, я постарался дать внятные комментарии прямо в коде программы. Не вижу смысла в этот раз пояснять каждый использованный в коде регистр. Хочу лишь обратить внимание на некоторые аспекты.

1. Для расчёта значений UCA0BR0, UCA0BR1 и UCA0MCTL существует неплохой онлайн калькулятор.
2. SMCLK — сигнал, который поступает из внешнего резонатора (если установлен) или из DCO с применением делителей 1, 2, 4 или 8. Используется как тактовый сигнал для периферии.
3. В примере, watchdog используется не совсем по назначению, данный код лишь объясняет принцип его работы. Смысл заключается в том, что если Ваша программа в течении 32ms (WDT_MRST_32) не установит бит WDTCNTCL в регистре WDTCTL в единицу, то система будет перезагружена. Watchdog требуется для предотвращения зависания Вашего программного обеспечения.
4. Регистр WDTCTL имеет 16 бит, первые 8 необходимо устанавливать в WDTPW каждый раз когда производится запись в него. Это механизм защиты регистра от случайной записи в случае программных сбоев.
5. Описание и настройка Basic Clock System это повод для целой статьи, пока следует понять, что MSP430 имеет очень гибкую систему тактовых генераторов, которую, в упрощенном виде, можно настроить с помощью Grace.
6. Использование такого метода отладки сильно замедляет работу программы в целом, однако это позволяет достоверно определить порядок выполнения кода, в том числе в обработчиках прерываний.

Заключение

Чем дольше я пишу, тем сложнее и больше становится материал. Эта статья станет предпоследней в серии для новичков.
В следующий раз я затрону все вопросы, на которые не успел ответить ранее.

Я надеюсь, что эта статья оказалась полезна тебе, читатель.