MSP430F249的IO端口.docx

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MSP430F249的IO端口

第3章MSP430单片机通用I/O接口

I/O口是单片机控制系统对外沟通的最基本部件，从基本的键盘、LED显示到复杂的外设芯片等，都是通过I/O口的输入、输出操作来进行读取或控制的。

为满足单片机系统对外部设备控制的需要，MSP430提供了许多功能强大、使用方便灵活的输入/输出接口。

一般来说，MSP430单片机的I/O口可分为以下几种：

（1）通用数字I/O口。

用于外部电路数字逻辑信号的输入和输出。

（2）并行总线输入/输出端口。

用于外部扩展需要并行接口的存储器等芯片。

一般包括数据总线、地址总线和包括读写控制信号的控制总线等。

（3）片内设备的输入/输出端口。

如：

定时器/计数器的计数脉冲输入，外部中断源信号的输入等，A/D输入、D/A输出接口，模拟比较输入端口，脉宽调制（PWM）输出端口等。

有的单片机还将LCD液晶显示器的接口也集成到单片机。

　　（4）串行通信接口。

用于计算机之间或者计算机和通信接口芯片之间数据交换。

如：

异步串行接口（RS-232、RS-485），I2C串行接口，SPI串行接口，USB串行口等。

为了减少芯片引脚的数量以降低芯片的成本，又提供更多功能的I/O口，现在许多单片机都采用了I/O口复用技术，即端口可作为通用的I/O口使用，也可作为某个特殊功能的端口使用，用户可根据系统的实际需要来定义使用。

这样就为设计开发提供了方便，简化了单片机系统的硬件设计工作。

在MSP430系列中，不同单片机拥有的I/O口数目不同，引脚最少的MSP430F20XX只有10个可用I/O口，而功能更丰富的MSP430FG46XX拥有多达80个I/O口。

MSP430F249单片机有6组I/O口：

P1~P6。

每组I/O口都有8个可以独立编程的引脚，例如P1口有8个可编程引脚，为P1.0~P1.7。

所有这些I/O口都是双功能（有的为3功能）复用的。

其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用，而复用功能则分别用于中断、时钟/计数器、USCI、比较器等应用。

这些I/O口同外围电路构成单片机系统的人机接口和数据通信接口。

MSP430F249单片机的I/O口主要有以下特征：

（1）每个I/O口可以独立编程设置。

（2）输入、输出功能可以任意结合使用。

（3）P1和P2口具有中断功能，可以单独设置成上升沿或下降沿触发中断。

（4）有独立的输入/输出寄存器。

3.1通用I/O接口

MSP430F249单片机的每组I/O口都有4个控制寄存器，分别为方向控制寄存器PxDIR、输入寄存器PxIN、输出寄存器PxOUT和功能选择寄存器PxSEL，此处，小写字母“x”表示6组I/O口的数字序号，x=1~6，即P1口的方向控制寄存器为P1DIR，P6口的方向控制寄存器为P6DIR。

另外，P1和P2口还具有3个中断寄存器，分别为中断允许寄存器PxIE、中断沿选择寄存器PxIES和中断标志寄存器PxIFG，此处，x=1~2。

1、方向控制寄存器PxDIR

该寄存器控制Px口的各个引脚的方向。

设置相应的比特位（bit）为1时，相对应的引脚为输出；设置相应的bit为0时，则对应的引脚为输入。

PxDIR寄存器复位时初始值全部输入为0。

PxDIR寄存器的比特分配如下所示：

PxDIR.7

PxDIR.6

PxDIR.5

PxDIR.4

PxDIR.3

PxDIR.2

PxDIR.1

PxDIR.0

可以看出，Px口的每个引脚都可以单独配置成输入或者输出方向的控制。

需要注意的是：

MSP430系列单片机端口输出电流最大为6mA，当需要驱动比较大的负载的时候，需要利用三极管或者缓冲器来提高端口的驱动能力。

MSP430单片机的I/O口为双向I/O口，因此在使用I/O口前首先要用方向选择寄存器来设置每个I/O口的方向，在程序运行中还可以动态改变I/O口的方向。

例如P1.0、P1.1、P1.2接有按键，P1.4、P1.5、P1.6接有LED，通用I/O接口应用示例如图3.1所示。

图3.1通用I/O接口应用示例图

其中按键为输入设备，按键未按下时，电阻R4、R5、R6将端口P1.0、P1.1、P1.2上拉到高电平，按键按下时，按键将对应的端口短路到地。

P1.0、P1.1、P1.2要设为输入，P1.4、P1.5、P1.6外接发光二极管，要设置为输出。

程序如下：

#defineBIT0（0x0001）

#defineBIT1（0x0002）

#defineBIT2（0x0004）

#defineBIT3（0x0008）

#defineBIT4（0x0010）

#defineBIT5（0x0020）

#defineBIT6（0x0040）

#defineBIT7（0x0080）

P1DIR|=BIT4+BIT5+BIT6;//P1.4、P1.5、P1.6设为输出

P1DIR&=~（BIT0+BIT1+BIT2）;//P1.0、P1.1、P1.2设为输入（可省略）

其中BIT0~BIT7为宏定义，P1DIR|=BIT4+BIT5+BIT6是将P1DIR寄存器的第4、5、6比特位置1，即配置为输出；P1DIR&=~（BIT0+BIT1+BIT2）是将P1DIR寄存器的第0、1、2比特位置0，即配置为输入。

由于PxDIR寄存器在复位过程中会被清0，没有被设置的I/O口方向均为输入状态，因此第二句可以被省略。

对于所有已经设成输出状态的I/O口，可以通过PxOUT寄存器设置其输出电平。

2、输入寄存器PxIN

在输入的模式下，读取该寄存器的相应比特来获得相应引脚上的数据。

在输入模式下，当I/O口相应输入高电平时，该寄存器相应的比特为1；当I/O口相应输入低电平时，该寄存器相应的比特则为0。

PxIN寄存器的比特分配如下所示：

PxIN.7

PxIN.6

PxIN.5

PxIN.4

PxIN.3

PxIN.2

PxIN.1

PxIN.0

该寄存器为只读寄存器，写无效。

其每个比特可以单独读取，从而获得相应引脚上的输入数据或者引脚的状态。

3、输出寄存器PxOUT

在输出模式下，如果该寄存器的相应比特设置为1时，相应的引脚输出为高电平；如果设置该寄存器的相应比特为0时，则相应的引脚输出低电平。

PxOUT寄存器的比特分配如下所示：

PxOUT.7

PxOUT.6

PxOUT.5

PxOUT.4

PxOUT.3

PxOUT.2

PxOUT.1

PxOUT.0

值得注意的是：

PxOUT复位时其值不确定，在使用过程中应该先使PxOUT的值确定以后才设置方向控制寄存器。

对于所有已经被设成输入状态的I/O口，可以通过PxIN寄存器读回其输入电平。

例如读回P1.0口上所接按键的开关状态，若处于按下状态（低电平），则从P1.4口输出低电平点亮LED，程序如下：

P1OUT=BIT4+BIT5+BIT6;//P1.4~P1.6输出高电平

//二极管阳极接高电平，二极管不发光

if（（P1IN&BIT0）==0）P1OUT|=BIT4;//P1.4输出低电平点亮LED

4、功能选择寄存器PxSEL

用于设置Px口的每一个引脚作为一般I/O口使用还是作为外围模块的功能使用。

当该寄存器的相应比特设置为1时，其对应的引脚为外围模块的功能，即第二功能，具体每个端口的第二功能请参考芯片手册。

当该寄存器的相应比特设置为0时，其对应的引脚为一般I/O口。

PxSEL寄存器的比特分配如下所示。

其复位值全为0，默认为I/O口功能。

PxSEL.7

PxSEL.6

PxSEL.5

PxSEL.4

PxSEL.3

PxSEL.2

PxSEL.1

PxSEL.0

在MSP430F249单片机中，很多内部功能模块也需要和外界进行数据交换，为了不增加芯片引脚数量，大部分都和I/O口复用引脚，导致MSP430F249单片机的所有I/O口都具有第二功能。

通过寄存器PxSEL可以设置某些I/O口作为第二功能使用。

例如从MSP430F249芯片手册中可以查到，MSP430x249系列单片机的P3.4、P3.5口的第二功能为串行口的TXD、RXD。

若需要将这两个引脚配置为串口收发引脚，则须将P3SEL的第4、5比特位置高，程序如下：

P3SEL|=BIT4+BIT5;//P3.4,、P3.5设为串口收发引脚

5、中断允许寄存器PxIE

该寄存器控制P1、P2口的中断允许。

设置相应的比特为1，则对应的引脚允许中断功能；如果设置相应的比特为0，则对应的引脚不允许中断功能。

寄存器的比特分配如下所示。

其复位值全为0，默认为不允许中断。

PxIE.7

PxIE.6

PxIE.5

PxIE.4

PxIE.3

PxIE.2

PxIE.1

PxIE.0

6、中断沿选择寄存器PxIES

控制P1、P2口的中断触发沿选择。

如果设置相应的比特为1，则其对应的引脚选择下降沿触发中断方式；如果设置相应的比特为0，则其对应的引脚选择上升沿触发中断方式。

PxIES寄存器的比特分配如下所示。

其复位值全为0，默认为上升沿触发中断。

PxIES.7

PxIES.6

PxIES.5

PxIES.4

PxIES.3

PxIES.2

PxIES.1

PxIES.0

在使用I/O口中断之前，需要先将I/O口设置为输入状态，并允许该比特位的中断，再通过PxIES寄存器选择触发沿方式为上升沿触发或者下降沿触发。

例如将P1.0、P1.1、P1.2口设为外部中断源，P1.0为上升沿触发，P1.1、P1.2下降沿触发，程序设计如下：

P1DIR&=~（BIT0+BIT1+BIT2）;//P1.0、P1.1、P1.2设为输入

P1IES|=BIT1+BIT2;//P1.0为上升沿触发、P1.1、P1.2设为下降沿中断

P1IE|=BIT0+BIT1+BIT2;//允许P1.5、P1.6、P1.7中断

_EINT（）;//总中断允许

7、中断标志寄存器PxIFG

如果P1、P2口相应的比特为1，则该位对应的引脚有外部中断产生；若相应的比特为0，则其对应的引脚没有外部中断产生。

PxIFG寄存器的比特分配如下所示。

其复位值全为0，默认为未发生中断。

PxIFG.7

PxIFG.6

PxIFG.5

PxIFG.4

PxIFG.3

PxIFG.2

PxIFG.1

PxIFG.0

无论中断是否被允许，也无论是否正在执行中断程序，只要对应的I/O口满足中断条件（如一个下降沿触发），PxIFG中的相应比特都会立即置1并保持，必须通过软件复位将其清零，最大可能的保证不会漏掉每一次中断。

在MSP430系列单片机中，P1口的8个中断和P2口的8个中断各公用了一个中断入口，当引脚中断功能打开后，外部输入的变化会使得PxIFG对应的比特位置1。

当有多个引脚产生中断时，可以通过查询该寄存器在中断服务程序中用于判断哪一位I/O口产生的中断。

下面的中断服务程序示范P1.0、P1.1、P1.2发生中断后将P1.4、P1.5、P1.6的LED点亮。

#pragmavector=PORT1_VECTOR//P1口中断源

__interruptvoidPORT1_ISR（void）//声明一个中断服务程序，名为PORT1_I