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MCU工程師煉成記:我和MSP430單片機(簡體書)
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MCU工程師煉成記:我和MSP430單片機(簡體書)

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作者簡介
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商品簡介

大多數電子及相關專業的學生在從學生到工程師的這個角色轉換的過程中是比較盲目的。正是因為看準了這點,我們才下決心用了一年多的時間編寫了本書。我們希望能夠通過把已經走過這段路的工程師們的經驗總結出來以饗讀者,這樣他們就能夠少走很多彎路。
本書和以往的單片機類書籍有所不同。雖然它還是一本以單片機技術為主線的書,但是本書對于讀者在從學生轉變為工程師的過程中碰到的各種問題都給出了一定的解答。書中從MSP430單片機的架構、開發環境、小實驗、項目一直到職場經驗的分享,凝聚了太多人的心血和汗水。讀者在閱讀本書時,可以根據自己的需要,邊動手、邊閱讀,從實踐中汲取技術經驗并加深對書中內容的理解。

作者簡介

丁武鋒,EEWORLD社區資深版主,網名莫恩,現為某公司資深硬件工程師。主持參與過大量的MSP430、TI DSP項目。在社區深受廣大網友的喜愛。
莊嚴,EEWORLD社區資深版主,網名WSTT,現為某國際著名IC公司系統工程師。參加過許多科技創新和省部級、國家級比賽,多次獲獎。長期在社區論壇擔任MSP430技術支持工作,深得廣大網友的喜愛。
周春陽,EEWORLD社區資深版主,網名chunyang,在各大行業網站社區均有較強的影響力。資深MCU工程師,現在自己創業,主要為客戶提供基于MCU技術開發和咨詢服務。

名人/編輯推薦

電子及相關專業大學生成長為合格MCU工程師的權威指南。以MSP430單片機為例的技術成長路線,輔以資深工程師的職場攻略。從小實驗到大項目,從技術到職場,內容由淺入深,豐富全面

推薦序
得知這本書完稿的消息時,我突然有些恍惚,我的記憶還停留在論壇里看到大家恭喜網友“Open82977352”大婚的時候,印象中那個正忙于準備電賽的大學生,怎么不經意間就已為人夫了呢?這幾年里,在EEWORLD論壇里跟著眾多網友一起成長,目睹了大家的喜怒哀樂,看到了太多的討論,從一個個技術的細節問題,到工作中的不快,或是對前途的迷茫。
相較之下,那些在讀的電子相關專業的大學生,還有剛走出校門、在工作崗位上發現自己之前的一切都要“歸零”的“準”工程師們,他們是困惑最多的一群人,或迷茫于技術,或迷茫于前途。作為過來人,這個過程于我是那么熟悉。記得自己剛入行時完全是兩眼一抹黑,作為新人,欠缺的不只是專業知識,還有職場上的常識。同事們總是忙于自己的工作,專業書籍總是和現實很遠,課堂上全是過時的教條,讓人無所適從。于是全靠自己的摸索,一個跟頭,一點明白。
實事求是地講,“電子工程師”并不是現今人們眼中的“好職業”,但當你或為真心喜歡,或為稻粱謀,而選擇走上這條路時,所能做的就只能是努力讓自己成為一名真正的電子工程師。這條路究竟該如何走?于是我萌生出一個想法,能不能系統地編寫一本書,一本能陪伴學生走上電子工程師之路的書。
當我把這個想法和版主“chunyang”溝通后,內心更加篤定。然而,落實下來很快就發現,這么大一個話題,很容易陷入泛泛之談。如果聚焦于一個具體的點上,也許就可以窺一斑而見全豹。于是我們選擇從“群眾基礎”最廣泛的單片機入手,然后又從中選擇了極易上手、開發板易獲得的MSP430作為具體的實踐對象。按照我們的設想,這本書會從技術入門、工作技術技能的提升、電子工程師的職場守則這三部分,把電子工程師的成長線路清晰地勾勒出來。
這本書的作者團隊是我眼中的夢幻組合,也讓我對自己做的這件事充滿信心。也許你不知道莊嚴,但他的網名“WSTT”也算是大名鼎鼎,很多EEWORLD的網友都很認他,因為他喜歡分享,而且也善于分享,對于別人的問題總是及時回復,是一個典型的陽光大男孩。作為一名在讀的研究生,“WSTT”承擔了大部分的基礎性工作。當大家看到這本書時,他已經告別了自己的學生生涯,成為一家著名國際芯片企業的系統工程師。我不知道莊嚴今后的路會如何,但他的成長過程本身就是一個很好的范例,展示了如何從一名在校大學生成為電子工程師。
EEWORLD論壇里的老網友對“莫恩”這個名字都不會陌生,他就是丁武鋒,前幾年分享了很多自己的原創設計。他是那種典型的從小就組裝收音機,看著《無線電愛好者》在南京的那個氛圍里長大的。“莫恩”成為電子工程師是一種必然,同時也是一種偶然,他也是一個幸運的人,因為他讓自己的愛好成為職業。他有許許多多的想法,有著技術人員的嚴謹,他是MSP430狂熱的愛好者。“莫恩”和“WSTT”一起完成了書中的所有實驗和寫作,并現身說法如何成為一名出色的MCU系統開發工程師。
與莫恩類似,版主“chunyang”也是從小就折騰收音機、電視,但他是中國最早一批在論壇里出沒的電子工程師。之所以請版主“chunyang”來,不是因為他技術高超,而是在于他的熱心,在于他與一般的電子工程師不同,有一顆更加人文、更注重精神層面的心,作為一名導師是再合適不過了。所謂導師者,重要的是明白如何導之,而且愿意導之。我們有共同的看法,即技術只是一個方面,成為一名真正的電子工程師,重要的一點是要學會如何做人,電子工程師有自己的軌跡。在這方面,“chunyang”則用自己的成長經歷和多年來面對論壇里年青網友們碰到的各種問題,告訴我們他的體會。我很欣賞其中的一點,即“做有品位的工程師”,工作多年的人都會心領神會。
關于本書技術之外的部分,我不奢求大家能完全理解并吸收,但至少能明白這番苦心,并在今后能不時地翻出來看看。技術的東西終會過時,而這些則可以陪你渡過整個職業生涯,而這也是本書不同于其他技術類書籍的重要之處。我不知道看到這本書的人,最終有多少人會成為真正的電子工程師。但是我相信,您一定會從中收獲些什么,因為我們是真正用心在做。
這是一個崇尚成功的社會,但大多數人注定和我一樣,最終只能是一個普通的人,遠遠地欣賞喬布斯、馬化騰的成功。但是普通并不意味著不幸福,普通并不意味著沒有理想和追求。當我們達到自己的目標時,一樣得喜悅,一樣享受那個過程。
我很喜歡這樣一群人,他們有時會自嘲為“電工”,他們默默地支撐著中國電子行業。沒有互聯網行業的眩目,沒有壟斷行業的高薪,但是他們可愛、重感情、更純凈,在全民皆商業的中國,肯靜下心來鉆研技術。他們的努力在未來一定會得到回報,因為我相信某些不公平只是暫時的,因為中國需要他們,他們使我們的生活更美好。
感謝Triton zhang,他是EEWORLD的一位網友,但同時也是TI公司的FAE。他利用自己的假期幫我們審校書稿。感謝三位作者的家人,允許他們犧牲了陪伴家人的時間來完成這樣一本書。感謝湯湯,這位EEWORLD論壇人人皆知的“SOSO姐”在懷著寶寶時組織了這本書的作者團,當這本書即將出版時她可愛的女兒已經快滿周歲了。當然還要感謝機械工業出版社華章公司的編輯們,是他們讓我們的想法變為現實。
感謝所有翻閱這本書的人,如有任何意見和問題,歡迎到EEWORLD論壇(bbs.eeworld.com.cn)來討論。

EEWORLD總編 向農
2013年6月

目次

推薦序
前言
第一部分 預備篇
第1章 單片機改變世界2
1.1 把iPhone變成一臺心電圖儀2
1.2 成為改變世界的單片機工程師8
第2章 改變世界從MSP430開始11
2.1 MSP430系列微控制器的發展和應用11
2.2 MSP430系列微控制器產品概況12
第3章 吃透MSP430單片機的構架19
3.1 MSP430總體構架19
3.2 CPU結構和特點20
3.3 存儲空結構和地址空間21
3.4 時鐘系統22
3.4.1 時鐘源22
3.4.2 時鐘信號25
3.4.3 基本時鐘模塊寄存器26
3.4.4 時鐘源的配置與使用28
3.5 低功耗模式29
3.6 中斷系統33
3.7 系統復位和初始化35
第4章 熟悉MSP430開發工具37
4.1 CCS集成開發環境介紹37
4.1.1 CCS基本使用流程37
4.1.2 資源庫MSP430Ware48
4.1.3 圖形化外設配置工具Grace使用介紹49
4.1.4 ULPAdvisor低功耗應用代碼分析工具介紹53
4.2 MSP430集成開發環境IAREmbedded Workbench介紹58
第5章 熟悉硬件平臺:LaunchPad67
5.1 LaunchPad開發板介紹67
5.2 FRAM開發板介紹69
第6章 解剖MSP430單片機71
6.1 數字I/O口71
6.1.1 數字I/O口介紹71
6.1.2 數字I/O口操作及寄存器配置72
6.1.3 數字I/O口操作示例75
6.2 看門狗定時器WDT76
6.2.1 WDT介紹76
6.2.2 WDT操作及寄存器配置76
6.2.3 WDT操作示例79
6.3 片上非易失存儲器FLASH80
6.3.1 FLASH和FRAM介紹80
6.3.2 FLASH操作及寄存器配置80
6.3.3 FLASH操作示例85
6.4 片上鐵電存儲器FRAM87
6.4.1 鐵電存儲器FRAM介紹87
6.4.2 FRAM操作及寄存器配置88
6.4.3 FRAM操作示例90
6.5 通用定時器TIMER91
6.5.1 TIMER介紹92
6.5.2 TIMER操作及寄存器配置99
6.5.3 TIMER操作示例101
6.6 通用異步串行接口UART102
6.6.1 UART介紹103
6.6.2 UART操作及寄存器配置109
6.6.3 UART操作示例114
6.7 SPI接口115
6.7.1 SPI介紹116
6.7.2 SPI操作及寄存器配置120
6.7.3 SPI操作示例123
6.8 I2C接口125
6.8.1 I2C介紹127
6.8.2 I2C操作及寄存器配置131
6.8.3 I2C操作示例135
6.9 硬件乘法器MPY138
6.9.1 硬件乘法器介紹138
6.9.2 硬件乘法器配置及使用140
6.9.3 硬件乘法器操作示例141
6.10 直接內存存取DMA142
6.10.1 DMA介紹142
6.10.2 DMA配置及使用147
6.10.3 DMA操作示例151
6.11 模數轉換器ADC10和ADC12152
6.11.1 ADC10介紹152
6.11.2 ADC10寄存器配置及使用159
6.11.3 ADC10使用示例164
6.12 增強型比較器Comparator_A+167
6.12.1 Comparator_A+介紹167
6.12.2 Comparator_A+配置及使用170
6.12.3 Comparator_A+操作示例171
6.13 運算放大器172
6.13.1 運算放大器介紹172
6.13.2 OA配置及使用176
6.13.3 OA操作示例179
6.14 電源電壓監控SVS180
6.14.1 SVS基本結構及原理180
6.14.2 SVS寄存器配置及使用182
6.14.3 SVS操作示例183
第二部分 修煉篇
第7章 技術進階之一:熟練掌握MSP430單片機186
7.1 觸摸按鍵實驗186
7.1.1 預備知識186
7.1.2 實驗目的191
7.1.3 實驗設計191
7.2 LCD顯示實驗193
7.2.1 預備知識193
7.2.2 實驗目的196
7.2.3 實驗設計196
7.3 PS/2鍵盤實驗201
7.3.1 預備知識201
7.3.2 實驗目的203
7.3.3 實驗設計203
7.4 2.4G無線傳輸實驗208
7.4.1 預備知識208
7.4.2 實驗目的210
7.4.3 實驗設計210
7.5 加速度傳感器實驗213
7.5.1 預備知識213
7.5.2 實驗目的215
7.5.3 實驗設計215
7.6 以太網傳輸實驗217
7.6.1 預備知識217
7.6.2 實驗目的219
7.6.3 實驗設計219
7.7 USB讀取實驗220
7.7.1 預備知識220
7.7.2 實驗目的224
7.7.3 實驗設計224
7.8 DIY一個便攜電視機228
7.8.1 預備知識228
7.8.2 硬件設計229
7.8.3 軟件設計234
7.8.4 功能擴展與改進242
第8章 技術進階之二:電子設計大賽244
8.1 參加設計大賽的準備244
8.2 大賽題目解析——無線識別裝置246
8.3 大賽題目解析——聲音引導系統253
第9章 技術進階之三:從零開始做心電圖儀260
9.1 心電監測儀260
9.1.1 需求分析260
9.1.2 整體方案261
9.1.3 電路設計262
9.1.4 整體實現267
第三部分 起飛篇
附錄A 莊嚴寫于踏入職場之際270
附錄B 莫恩談MCU工程師的技術精進273
附錄C 春陽說電子工程師修煉之道283
附錄D 德州儀器在線技術支持社區使用指南302

書摘/試閱



第1章單片機改變世界
1.1 把iPhone變成一臺心電圖儀
今天,每個人都有一部手機,這部手機可能是iPhone,也可能是Android手機,還有可能是Windows手機。無論是哪一種智能手機,其實都是一款功能強大的開發平臺,吸引了眾多的軟件應用開發者。面對這樣一個平臺,我們是否可以換個思路,不局限于設計各種軟件應用,而是再添加一些硬件外設,做出更大膽的功能拓展。答案是肯定的!
UCNACKIE:未響應中斷使能位。
UCNACKIE=0,中斷功能禁止。
UCNACKIE=1,中斷功能使能。
UCSTPIE:停止條件中斷使能位。
UCSTPIE=0,中斷功能禁止。
UCSTPIE=1,中斷功能使能。
UCSTTIE:開始條件中斷使能位。
UCSTTIE=0,中斷功能禁止。
UCSTTIE=1,中斷功能使能。

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