MSP430F15X_16X系列中文数据手册
MSP430x15x, MSP430x16x，MSP430x161x混合信号微控制器
●低供电电压范围：1.8V…3.6V
●超低功耗：
－活动模式：1MHz，2.2V时为280μA
－等待模式：1.6μA
－关闭模式（RAM保持）：0.1μA
●五种省电模式
●6μS内从等待状态唤醒
●16位精简指令结构，125ns指令周期
●三个内部DMA通道
●具有内部参考电平、采样保持和自动扫描特性的12位A/D转换器
●同步的双12位D/A转换器
●带有三个捕捉/比较寄存器的16位定时器A
●带有三个或七个捕捉/比较寄存器的16位定时器B
●片内集成比较器
●串行通讯接口（USART1），具有异步UART或者同步SPI接口的功能
●串行通讯接口（USART0），具有异步UART或者同步SPI或者I2C接口
●具有可编程电平检测的供电电压管理器/监视器
●欠电压检测器
●串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的安全熔丝代码保护
●Bootstrap Loader
●器件系列包括：
－MSP430F155:
16KB+256B flash存储器 512B RAM
－MSP430F156:
24KB+256B flash存储器1KB RAM
－MSP430F157:
32KB+256B flash存储器1KB RAM
－MSP430F167:
32KB+256B flash存储器1KB RAM
－MSP430F168:
48KB+256B flash存储器2KB RAM
－MSP430F169:
60KB+256B flash存储器2KB RAM
－MSP430F1610:
32KB+256B flash存储器5KB RAM
－MSP430F1611
48KB+256B flash存储器； 10KB RAM
●64引脚Quad Flat Pack（QFP）封装
●要获得完整的模块描述参见MSP430x1xx系列用户手册，文献号SLAU049
说明
德州仪器公司的MSP430系列超低功耗微控制器，由针对各种不同应用目标具有不同外围模块的芯片系列组成。MSP430的结构与五种低功耗模式相结合，最适用于在便携式测量设备中延长电池寿命。芯片具有一个强大的16位RISC CPU，16位的寄存器以及常数发生器，能够最大限度地提高代码的效率。数字控制的振荡器（DCO）允许在6微秒内从低功耗模式唤醒。MSP430x15x/16x/161x系列是配置了内置16位定时器、8位通道12位快速A/D转换器、双12位D/A转换器，一个或者两个通用同步/异步串行通讯接口（USART）、I2C、DMA和48个I/O引脚的微控制器。另外，MSP430x161x系列为需要大存储器的应用和堆栈的要求提供扩展RAM寻址。
MSP430的典型应用包括：测量系统、捕获模拟信号转换为数字值、处理数据用于显示或者传送到主系统。定时器使得其配置可以理想地应用在工业控制中，例如数字马达控制、手持式仪表、光网络中地TEC控制等。
可选型号
PACKAGED DEVICES
TA
PLASTIC 64-PIN QFP
-40℃ to 85℃MSP430F155IPM MSP430F156IPM MSP430F157IPM MSP430F167IPM MSP430F168IPM MSP430F169IPM MSP430F1610IPM MSP430F1611IPM
MSP430F155、MSP430F156、 MSP430F157的引脚定义
MSP430F155IPM
MSP430F156IPM
MSP430F157IPM
MSP430F167, MSP430F168, MSP430F169的引脚定义
MSP430F167IPM
MSP430F168IPM
MSP430F169IPM
MSP430F1610, MSP430F1611的引脚定义
MSP430F1610IPM
MSP430F1611IPM
功能模块框图
引脚功能
引脚名称序号I/O 说明
Avcc 64 模拟供电电源正端.只为ADC和DAC的模拟部分供电
Avss 62 模拟供电电源负端.只为ADC和DAC的模拟部分供电
DVcc 1 数字供电电源正端.为所有数字部分供电
DVss 63 数字供电电源负端.为所有数字部分供电
P1.0/TACLK 12 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A时钟信号TACLK输入
P1.1/TA0 13 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A捕获：CCI0A输入，比较：OUT0输出
P1.2/TA1 14 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A捕获：CCI1A输入，比较：OUT1输出
P1.3/TA2 15 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A捕获：CCI2A输入，比较：OUT2输出
P1.4/SMCLK 16 I/O 通用数字I/O引脚/SMCLK信号输出
P1.5/TA0 17 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，比较：OUT0输出
P1.6/TA1 18 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，比较：OUT1输出
P1.7/TA2 19 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，比较：OUT2输出
P2.0/ACLK 20 I/O 通用数字I/O引脚/ACLK输出
P2.1/TAINCLK 21 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，INCLK上的时钟信号
P2.2/CAOUT/TA0 22 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A捕获：CCI0B输入/比较器输出
P2.3/CA0/TA1 23 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，比较：OUT1输出/比较器A输入
P2.4/CA1/TA2 24 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A，比较：OUT2输出/比较器A输入
P2.5/Rosc 25 I/O 通用数字I/O引脚，定义DCO标称频率的外部电阻输入
P2.6/ADC12CLK/ 26 I/O 通用数字I/O引脚，转换时钟－12位ADC，DMA通道0外部触发器
P2.7/TA0 27 I/O 通用数字I/O引脚/定时器A比较：OUT0输出
P3.0/STE0 28 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/SPI模式从设备传输使能端
P3.1/SIMO0/SDA 29 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/SPI模式的从入/主出，I2C数据
P3.2/SOMI0 30 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/SPI模式的从出/主入
P3.3/UCLK0/SCL 31 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/SPI模式的外部时钟输入，I2C时钟输出P3.4/UTXD0 32 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/UART模式的传输数据输出
P3.5/URXD0 33 I/O 通用数字I/O引脚，USART0/UART模式的接收数据输入
P3.6/UTXD1 34 I/O 通用数字I/O引脚，USI1/UART模式的发送数据输出
P3.7/URXD1 35 I/O 通用数字I/O引脚，USI1/UART模式的接收数据输入
P4.0/TB0 36 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR0 P4.1/TB1 37 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR1 P4.2/TB2 38 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR2 P4.3/TB3 39 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR3 P4.4/TB4 40 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR4 P4.5/TB5 41 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR5 P4.6/TB6 42 I/O 通用数字I/O引脚，捕获I/P或者PWM输出端口－定时器B7 CCR6 P4.7/TBCLK 43 I/O 通用数字I/O引脚，输入时钟TBCLK－定时器B7
P5.0/STE1 44 I/O 通用数字I/O引脚，USART1/SPI模式从设备传输使能端
P5.1/SIMO1 45 I/O 通用数字I/O引脚，USART1/SPI模式的从入/主出
P5.2/SOMI1 46 I/O 通用数字I/O引脚，USART1/SPI模式的从出/主入
P5.3/UCLK1 47 I/O 通用数字I/O引脚，USART1/SPI模式的外部时钟输入，USART0/SPI 模式的时钟输出
P5.4/MCLK 48 I/O 通用数字I/O 引脚，主系统时钟MCLK 输出 P5.5/SMCLK 49 I/O 通用数字I/O 引脚，子系统时钟SMCLK 输出 P5.6/ACLK 50 I/O 通用数字I/O 引脚，辅助时钟ACLK 输出 P5.7/TboutH/ 51 SVSOUT
I/O
通用数字I/O 引脚，将所有PWM 数字输出端口为高阻态－定时器B7， SVS 比较输出
P6.0/A0 59 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入
A0－12位
ADC P6.1/A1 60 I/O
通用数字I/O 引脚，模拟量输入A1－12位
ADC
P6.0/A2 61 I/O 通用数字I/O
引脚，模拟量输入A2－12位
ADC P6.0/A3 2 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入A3－12位ADC P6.0/A4 3 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入A4－12位ADC P6.0/A5 4 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入A5－12位ADC
P6.0/A6/DAC0 5 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入A6－12位ADC ，DAC.0输出
P6.0/A7/DAC1/ 6 I/O 通用数字I/O 引脚，模拟量输入A7－12位ADC ，DAC.1输出，SVS 输入RST/NMI 58 I 复位输入，非屏蔽中断输入或者Bootstrap Lload 启动（BSL 方式） TCK 57 I 测试时钟，TCK 是芯片编程测试和bootstrap loader 启动的时钟输入端口TDI 55 I 测试数据输入，TDI 用作数据输入端口，芯片保护熔丝连接到TDI TDO/TDI 54 I/O 测试数据输出端口，TDO/TDI 数据输出或者编程数据输出引脚
TMS 56 I 测试模式选择，TMS 用作芯片编程和测试的输入端口 VeREF+ 10 I/P 外部参考电压的输入 VREF+ 7 O 内部参考电压的正输出引脚
VREF-/VeREF- 11 O 内部参考电压或者外加参考电压的引脚
XIN 8 I 晶体振荡器XT1的输入端口，可连接标准晶振或者钟表晶振 XOUT/TCLK 9 I/O 晶体振荡器XT1的输出引脚或测试时钟输入
XT2IN 53 I 晶体振荡器XT2的输入端口，只能连接标准晶振 XT2OUT 52
O
晶体振荡器XT2的输出引脚
简要说明
CPU
MSP430 CPU 具有一个16位的精简指令计算机结构，对应用是高度透明的。所有的操作，除了程序流程指令，都是通过源操作数的7种寻址模式和目标操作数的四种寻址模式的组合对寄存器操作进行的。
CPU 集成了16个寄存器减小了指令执行时间。寄存器到寄存器操作的执行时间是一个CPU 周期。
寄存器中的四个，R0到R3，相对地专用作程序计数器、堆栈指针、状态寄存器和常数发生器。其余寄存器是通用寄存器。
外围通过数据、地址和控制总线连接到CPU ，可以通过所有指令处理。 指令集
指令集由三种格式和7种寻址模式的51条指令构成。每条指令可以操作一个字或者字节。表1的例子显示了三类指令格式，表2中列出了寻址模式。
PC/R0 SP/R1 SR/CG1/R2 CG2/R3 R4 R5 R6 R7
R13 R14 R15
表1 指令字格式
表2 寻址模式说明
运行模式
MSP430具有一种活动模式和五种软件可选的低功耗运行模式。一个中断事件可以将芯片从五种低功耗模式中的任何一种唤醒，为请求服务并在从中断程序返回时恢复低功耗模式。
下列六种运行模式由软件配置：
●活动模式AM：
－所有时钟活动
●低功耗模式0（LPM0）
－CPU关闭
ACLK和SMCLK保持活动，MCLK关闭
如果DCO在活动模式中没有使用，DCO的直流发生器将关闭
●低功耗模式1（LPM1）
—CPU关闭
ACLK和SMCLK保持活动，MCLK关闭
●低功耗模式2（LPM2）
－CPU关闭
MCLK和SMCLK关闭
DCO的直流发生器保持活动
ACLK保持活动
●低功耗模式3（LPM3）
－CPU关闭
MCLK和SMCLK关闭
DCO的直流发生器关闭
ACLK保持活动
●低功耗模式4（LPM4）
－CPU关闭
ACLK关闭
MCLK和SMCLK关闭
DCO的直流发生器关闭
晶体振荡器停止
中断向量地址
中断向量和上电起始地址位于地址范围0FFFFh－0FFE0h。这些向量包括相应中断处理指令序列的16位地址。
专用功能寄存器
大部分中断和模块使能位集中在低地址空间。芯片物理上不存在没有分配功能目的的专用功能寄存器位。这种布局简化了软件处理。
中断使能寄存器1和2
WDTIE：看门狗定时器中断使能。如果选择看门狗模式停止；如果看门狗定时器配置为通用定时器活动。
OFIE：振荡器失效中断使能
NMIIE：非屏蔽中断使能
ACCVIE：Flash存储器处理出错中断使能
URXIE0： USART0，UART和SPI接收中断使能
UTXIE0： USART0，UART和SPI发送中断使能
URXIE1： USART1，UART和SPI接收中断使能
UTXIE1： USART1，UART和发送中断使能
URXIE1和UTXIE1在MSP430x15x芯片中不存在。
中断标志寄存器1和2
WDTIFG：当看门狗定时器溢出（在看门狗模式）或者安全键值出错，当Vcc上电复位或者RST/NMI引脚在复位模式满足复位条件时复位
OFIFG：振荡器失效时标志置位
NMIIFG：引脚置位
URXIFG0： USART0，UART和SPI接收标志
UTXIFG0： USART0，UART和SPI发送标志
URXIFG1： USART1，UART和SPI接收标志
UTXIFG1： USART1，UART和SPI发送标志
URXIFG1和UTXIFG1在MSP430x15x芯片中不存在。
模块使能寄存器1和2
URXE0： USART0，UART模式接收使能
UTXE0： USART0，UART模式发送使能
USPIE0： USART0，SPI模式发送和接收使能
URXE1： USART1，UART模式接收使能
UTXE1： USART1，UART模式发送使能
USPIE1： USART1，SPI模式发送和接收使能
图例：rw：位可读写
rw－0：位可读写，由PUC复位
： SFR位在芯片中不存在
存储器布局（MSP430F15x）
存储器布局（MSP430F16x）
存储器布局（MSP430F161x）
bootstrap loader（BSL）
MSP430的bootstrap loader（BSL）使用户可以使用一个UART串行接口对Flash存储器或者RAM 进行编程。通过BSL对MSP430存储器进行操作由用户定义的口令保护。完整的BSL特性说明和执行，可以参见应用报告MSP430的Bootstrap Loader的特性，文献号SLAA089。
Flash存储器
Flash存储器可以通过JTAG端口、bootstrap loader或者由CPU在系统编程。CPU可以执行单字节和单字写入Flash存储器。Flash存储器的特性包括：
●Flash存储器有n个主存储段和两个各为128各字节的信息存储段（A和B）。每个主存储段为512
各字节。
●段0到n可以一起擦除或者每个段单独擦除。
●段A和B可以单独擦除或者与段0－n作为一个组擦除。
段A和B也被称为信息存储器。
● 新芯片的信息存储器中的某些字节可能已经编程（制造过程中用于测试）。用户在初次使用前应进行一次信息存储器的擦除。
外围模块
外围模块通过数据、地址和控制总线连接到CPU ，可以使用所有指令处理。 DMA 控制器
DMA 控制器允许数据从一个存储器地址移动到另外一个存储器地址无需CPU 干预。例如，DMA 控制器可以用于将数据从ADC12转换器存储器移动到RAM 。使用DMA 控制器可以增加外围模块的数据吞吐量。DMA 控制器允许CPU 保持在睡眠模式，无需唤醒来从外围移动数据，从而减小系统功耗。
振荡器和系统时钟
MSP430x15x 和MSP430x16x （x ）系列芯片的时钟系统支持基本时钟模块，包括支持32768Hz 钟表晶振、一个内部数字控制的振荡器（DCO ）和一个高频晶体振荡器。基本时钟模块的设计是为了同时满足低系统成本和低功耗的要求。内部DCO 可以在6微秒内快速打开时钟源并稳定。基本时钟模块提供下列时钟信号：
● 辅助时钟（ACLK ），来自32768Hz 钟表晶振或者高频晶振 ● 主时钟（MCLK ），CPU 使用的主时钟
● 次主时钟（SMCLK ），由外围模块使用的子系统时钟 上电电路，供电电压管理器
上电电路是在上电和掉电时用于为芯片提供正确的内部复位信号。供电电压管理（SVS ）电路检测供电电压是否下降到用户选择的电压以下，同时支持供电电压管理（芯片自动复位）和监测（SVM ，芯片不自动复位）。
CPU 在上电电路释放芯片复位后开始代码执行。不过Vcc 不能下降到Vcc （min ）。用户
主存储器
RAM 仅F161X
信息 存储器
必须确保缺省的FLL＋设定不会改变直至Vcc到达Vcc（min）。如果需要，SVS电路可以用于监测Vcc何时到达Vcc（min）。
数字I/O
MSP430中有6个I/O端口—端口P1到P6:
●所有I/O位可以独立编程
●任何输入、输出和中断条件都可以进行组合
●P1、P2端口的所有8位可以选择边缘中断输入
●所有指令支持对端口控制寄存器的读/写
看门狗定时器
看门狗定时器模块（WDT）的主要功能是在发生软件问题后进行控制系统的重启。如果选定的时间间隔内溢出，系统将产生复位。如果看门狗功能在应用中不需要，这个模块可以配置成定时器模式。
乘法器（仅对MSP430x16x/161x）
乘法器操作由专用外围模块支持。这个模块进行16×16、16×8、8×16、8×8位的操作。这个模块能够同时支持带符号和不带符号的乘法和累加操作。操作结果可以在操作数装入外围寄存器后立即处理，无需额外的时钟周期。
USART0
MSP430x15x和MSP430x16x(x)有一个硬件通用同步/异步接收发送（USART0）外围模块用于串行数据通信。USART支持同步SPI（3或者4引脚）、异步UART以及使用双缓冲发送和传输通道的I2C通讯协议。
USART1(仅对MSP43016x/161x)
MSP430x16x(x)芯片配有第二个硬件通用同步/异步接收发送（USART1）外围模块用于串行数据通信。USART支持同步SPI(3或4引脚)和异步UART通讯协议，使用双缓冲发送和接收通道。除了支持I2C，USART1的操作与USART0是一样的。
定时器A3
定时器A3是一个带有3个捕获/比较寄存器的定时器/计数器。定时器A3可以支持多个捕获/比较、PWM输出和内部时序。定时器A3也具有扩展中断能力。中断可以由计数器溢出条件或者每个捕获/比较寄存器产生。
定时器B7(仅对MSP43016x/161x)
定时器B7是一个带有7个捕获/比较寄存器的定时器/计数器。定时器B7可以支持多个捕获/比较、PWM输出和内部时序。定时器A3也具有扩展中断能力。中断可以由计数器溢出条件或者每个捕获/比较寄存器产生。
定时器B3(仅对MSP43015x)
定时器B3是一个带有3个捕获/比较寄存器的定时器/计数器。定时器B3可以支持多个捕获/比较、PWM输出和内部时序。定时器A3也具有扩展中断能力。中断可以由计数器溢出条件或者每个捕获/比较寄存器产生。
比较器A
比较器A模块的主要功能是支持精密的斜坡模拟/数字转换、电池电压管理和外部模拟信号的检测。
ADC12
ADC12模块支持快速12位模拟/数字转换。模块包括一个12位SAR内核、采样选择控制、参考电压发生器和一个16字的转换控制缓冲区。转换控制缓冲区允许多达16个独立ADC采样的转换和存储而无需CPU的干预。
DAC12
DAC12模块是一个12位的，R梯度的电压输出DAC。DAC12可用作8位或者12位模式，也可以与DMA控制器组合使用。当存在多路DAC12模块时，他们可以编成一组同时操作。
外围模块布局
最大绝对额定值
作用于Vcc到Vss的电压…………………………………………-0.3V到4.1V
作用于任何引脚的电压（相对于Vss）…………………….-0.3V到Vcc＋0.3V
芯片终端的二极管电流…………………………………………………….±2mA
储存温度，Tstg（未编程芯片）………………………………..…-55℃到150℃
储存温度，Tstg（已编程芯片）……………………………..…..…-40℃到85℃
超过最大绝对额定值中列出的条件可能引起芯片永久性的损坏。这些只是额定的极限，并不代表芯片在超出“推荐运行条件”之外的条件下芯片能够正常运行。在一段时期内暴露在最大绝对额定值将影响芯片的可靠性。（注意：所有电压以地为参考。）
推荐运行条件
图1 频率和供电电压 MSP430F15x/16x/161x
在推荐的供电电压和运行温度范围内时的电气特性（除非另有说明）除外部电流外的供电电流（到Vcc）（f（system）＝1MHz）
活动模式电流消耗相对于系统频率, F版本
IAM = IAM[1 MHz] ?fsystem [MHz]
活动模式电流消耗相对于供电电压，F版本
IAM = I（AM）[3 V] + 175 μA/V ?(VCC–3 V)
施密特触发器输入端口P1到P2；P1.0到P1.7,P2.0到P2.5
标准输入－RST/NMI;JTAG;TCK,TMS,TDI,TDO/TDI
输出－端口P1，P2，P3，P4，P5，P6
图2 图3
图4 图5 输出频率
输入Px.x、Tax、TBx
唤醒LPM3
漏电流
RAM
比较器A