MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。该单片机功耗超低，且片内功能丰富，运算速度快，处理能力强，所以适用范围很广。本文主要介绍MSP430单片机在医疗产业方面的应用。

发展

1996年到2000年初，先后推出了31x、32x、33x等几个系列，这些系列具有LCD驱动模块，对提高系统的集成度较有利。每一系列有ROM型（C）、OTP型（P）和EPROM型（E）等芯片。EPROM型的价格昂贵，运行环境温度范围窄，主要用于样机开发。这也表明了这几个系列的开发模式，即：用户可以用EPROM型开发样机；用OTP型进行小批量生产；而ROM型适应大批量生产的产品。

2000年推出了11x/11×1系列。这个系列采用20脚封装，内存容量、片上功能和I/O引脚数比较少，但是价格比较低廉。

这个时期的MSP430已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但也有不尽如人意之处。它的许多重要特性如：片内串行通信接口、硬件乘法器、足够的I/O引脚等，只有33x系列才具备。33x系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统。当用户设计需要更多考虑成本时，33x并不一定是最适合的。而片内高精度A/D转换器又只有32x系列才有。

2000年7月推出了F13x/F14x系列，在2001年7月到2002年又相继推出F41x、F43x、F44x。这些全部是Flash型单片机。

F41x系列单片机有48个I/O口，96段LCD驱动。F43x、F44x系列是在13x、14x的基础上，增加了液晶驱动器，将驱动LCD的段数由3xx系列的最多120段增加到160段。并且相应地调整了显示存储器在存储区内的地址，为以后的发展拓展了空间。

MSP430系列的部分产品具有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点。TI公司推出具有Flash型存储器及JTAG边界扫描技术的廉价开发工具MSP-FET430X110，将国际上先进的JTAG技术和Flash在线编程技术引入MSP430。这种以Flash技术与FET开发工具组合的开发方式，具有方便、廉价、实用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开发方式。

2001年TI公司又公布了BOOTSTRAPLOADER技术，利用它可在烧断熔丝以后只要几根线就可更改并运行内部的程序。这为系统软件的升级提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性，口令可达到32个字节的长度。

TI公司在2002年底和2003年期间又陆续推出了F15x和F16x系列的产品。在这一新的系列中，有了两个方面的发展。一是从存储器方面来说，将RAM容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB。二是从外围模块来说，增加了I2C、DMA、DAC12和SVS等模块。

特点

处理能力强

MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

运算速度快

MSP430系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。

超低功耗

MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

首先，MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V电压。因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

其次，独特的时钟系统设计。在MSP430系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32.768kHz）DT-26ORDT-38，也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。

由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0~LPM4）。在实时时钟模式下，可达2.5μA，在RAM保持模式下，最低可达0.1μA。

片内资源丰富

MSP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-ΔADC、DMA、I/O端口、基本定时器（BasicTimer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。

其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D转换器；16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用。

具有较多的I/O端口，P0、P1、P2端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160段；实现两路的12位D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。

另外，MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5μs。

方便高效的开发环境

MSP430系列有OTP型、FLASH型和ROM型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片；对于FLASH型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有JTAG调试接口，还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用先下载程序到FLASH内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台PC机和一个JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C语言。

家族

430x1xx系列

基于闪存或ROM的超低功耗MCU，提供8MIPS，工作电压为1.8V-3.6V，具有高达60KB的闪存和各种高性能模拟及智能数字外设。

超低功耗低至：

0.1μARAM（保持模式）0.7μA（实时时钟模式）200μA/MIPS（工作模式）在6μs之内快速从待机模式唤醒

器件参数：

闪存选项：1KB60KBROM选项：1KB16KBRAM选项：512B10KBGPIO选项：14、22、48引脚ADC选项：10和12位斜率SAR其它集成外设：模拟比较器、DMA、硬件乘法器、SVS、12位DAC

430F2xx系列

基于闪存的超低功耗MCU，在1.8V-3.6V的工作电压范围内性能高达16MIPS。包含极低功耗振荡器(VLO)、内部上拉/下拉电阻和低引脚数选择。

超低功耗低至：

0.1μARAM（保持模式）0.3μA（待机模式）(VLO)0.7μA（实时时钟模式）220μA/MIPS（工作模式）在1μs之内超快速地从待机模式唤醒

器件参数：

闪存选项：1KB120KBRAM选项：128B8KBGPIO选项：10、16、24、32、48、64引脚ADC选项：10和12位斜率SAR、16位Σ-ΔADC其它集成外设：模拟比较器、硬件乘法器、DMA、SVS、12位DAC、运算放大器

430C3xx系列

旧款的ROM或OTP器件系列，工作电压为2.5V-5.5V，高达32KBROM、4MIPS和FLL。

超低功耗低至：

0.1μARAM（保持模式）0.9μA（实时时钟模式）160μA/MIPS（工作模式）在6μs之内快速从待机模式唤醒

器件参数：

ROM选项：2KB32KBRAM选项：512B1KBGPIO选项：14、40引脚ADC选项：14位斜率SAR其它集成外设：LCD控制器、硬件乘法器

430x4xx系列

基于LCD闪存或ROM的器件系列，提供8-16MIPS，包含集成LCD控制器，工作电压为1.8V-3.6V，具有FLL和SVS。低功耗测量和医疗应用的理想选择。

超低功耗低，与430x1xx系列完全一致

器件参数：

闪存/ROM选项：4kB120KBRAM选项：256B8KBGPIO选项：14、32、48、56、68、72、80引脚ADC选项：10和12位斜率SAR、16位Σ-ΔADC其它集成外设：LCD控制器、模拟比较器、12位DAC、DMA、硬件乘法器、运算放大器、USCI模块

430F5xx系列

新款基于闪存的产品系列，具有最低工作功耗，在1.8V-3.6V的工作电压范围内性能高达25MIPS。包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。

超低功耗低至：

0.1μARAM（保持模式）2.5μA（实时时钟模式）165μA/MIPS（工作模式）在5μs之内快速从待机模式唤醒

器件参数：

闪存选项：高达256KBRAM选项：高达16KBADC选项：10和12位SAR其它集成外设：USB、模拟比较器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12位DAC

430G2553

低电源电压范围：1.8v至3.6v。

超低功耗运行模式：230μA（在1MHz频率和2.2V电压条件下）

待机模式：0.5μA

关闭模式（RAM保持）：0.1μA

5种节能模式

用于模拟信号比较功能或者斜率模数(A/D)转换的片载比较器

可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式唤醒

16位精简指令集(RISC)架构，62.5ns指令周期时间

带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的10位200-ksps模数(A/D)转换器

基本时钟模块配置

具有四种校准频率并高达16MHz的内部频率串行板上编程，

内部超低功耗低频(LF)振荡器无需外部编程电压，

32kHz晶振

外部数字时钟源具有两线制(Spy-Bi-Wire)接口的片上仿真逻辑电路

两个16位Timer_A，分别具有三个捕获/比较寄存路器

多达24个支持触摸感测的I/O引脚