MSP430系列是TI公司近几年开发的一款具有精简指令集的16位混合型单片机。其突出优点是低电源电压、高效的寻址方式和超低功耗。
1 MSP430系列单片机主要特性
MSP430系列主要有如下特性：
◆ 高效16位RISC内核，125 μs指令周期时间；
◆ 从低功耗模式唤醒仅需6 μs；
◆ 强大的中断功能；
◆ 自带看门狗及复位电路；
◆ 无外扩的数据/地址总线；
◆ 丰富的片上外围模块；
◆ 串行在线编程；
◆ 具备串行通信口；
◆ ESD 保护,抗干扰力特强；
◆ 系统工作稳定；
◆ 方便高效的开发环境。
MSP430系列单片机有如此独特的性能，因而一问世便深受广大用户的青睐。显然，它非常适用于工业控制和检测，仪器、仪表以及通信等领域。
MSP430系列单片机种类齐全。总的来说，每推出一款新的MSP430系列,其片上模块资源在增加，存储空间(Flash,ROM,RAM)在增大，功能特性在完善，应用范围在扩大。
到目前为止，TI公司已推出了5个MSP430系列。其中，MSP430FG461x系列是最新的产品，该系列含有MSP430FG4616、MSP430FG4617、MSP430FG4618、MSP430FG4619四种型号。以MSP430FG4619为例，其存储空间Flash或ROM由原来的1 KB逐渐增加到120 KB;RAM由原来的128字节增加到4 KB。这就意味着，MSP430FG461x系列单片机更加适用于程序代码容量大且较复杂的应用系统中。
2 MSP430FG461x单片机的内部结构
图1为MSP430FG461x系列单片机的内部结构。同其他MSP430系列一样，MSP430FG461x系列由很多模块组成。各个模块完全是独立运行的,定时器(Timer)、输入/输出口（I/O)、运算放大器(OA)、A/D和D/A转换器、看门狗 (Watchdog) 等都可以在主CPU休眠的状态下独立运行。当需要主CPU工作时，任何一个模块都可以通过中断唤醒CPU，从而使系统以最低功耗运行。
图1 MSP430FG461x系列单片机的内部结构
此外,由于MSP430FG461x系列单片机具有LCD驱动、硬件乘法器、比较器、多路中断、串行通信口,因而其具有多功能性且用途极其广泛,能满足用户的各方面需求。
MSP430FG461x系列的另一个重要特性是内部使用了LFXT1、XT2、DCO和FLL+,分别作为低频振荡、高频振荡、数控振荡和增强型锁频环时钟发生器。在片内形成ACLK、MCLK和SMCLK等时钟信号，供给各片内外围模块。这样用户可以根据实际需要通过程序来选择合适的系统时钟，从而获得最佳的低功耗特性。
3 MSP430FG461x与MSP430F44x特性对比
MSP430F44x是TI公司于2002年推出的具有超低功耗特性的Flash型单片机。在MSP430FG461x系列没出现之前，该系列单片机具有丰富的内部资源和强大的信号处理能力，其性价比相当高，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。
MSP430FG461x系列与MSP430F44x系列的内部结构基本相同。它们均具有MSP430单片机总的结构特点和功能特性，两系列主要特性对比如表1所列。(以MSP430FG4619和MSP430F449为例。)
由表1可知，MSP430FG461x系列单片机不仅保留了MSP430F44x系列所有的片内外围模块，而且进一步补充了MSP430F44x系列所没有的模块。同时，其软件语言具有兼容性，这就意味着基于MSP430F44x系列单片机的应用系统所采用的方法、使用的语言和选用的模块完全可以在MSP430FG461x系列单片机上得以实现，从而也体现出该系列所具有的可移植性。
表1 MSP430FG461x系列与MSP430F44x主要特性对比
4 新增片内外围模块
考虑其实用性，本文仅讨论实时时钟模块和运算放大器模块。
4.1 实时时钟模块
MSP430FG461x系列的实时时钟(RealTime Clock，RTC)模块可配置成一个通用32位定时器，或者一个具有日历功能的实时时钟。该模块主要有以下特性：
◆日历时钟模式；
◆ 32位计数模式；
◆ 在日历模式下，自动对秒、分、时、天、月、年计数；
◆ 中断功能；
◆ 可选的BCD格式或十六进制格式。
4.1.1 计数模式
在这种模式下，该模块提供了一个32位计数器，计数器的时钟源来自于ACLK、SMCLK或BTCNT2输入时钟(基本定时器下通过128分频得到)。32位计数器是由4个相互独立的8位计数器串联而成的，每一个计数器（RTCNT1～RTCNT4）可单独进行读/写操作。从日历模式转为计数模式需要重新设置初值。
4.1.2 日历模式与中断
此模式下，用户可以通过BCD或十六进制格式读/写秒、分、时、天、月、年寄存器中的值。从计数模式转为日历模式，必须清除各寄存器中值。
实时时钟模块使用两位来提供中断控制： 基本定时器1中断标志位BTIFG和
实时时钟中断使能位RTCIE。当RTCIE=0时，基本定时器1控制中断的产生；当RTCIE=1时，实时时钟控制中断的产生。实时时钟模块共有22个寄存器。其中，一个8位寄存器主要设置模式选择、时钟源选择、定时/计数功能的开启与停止等。具体应用时，用户可参阅TI公司的相关数据手册。该模块可用于实时时钟/日历的测量仪器，以及为各种微处理器提供精确的时钟/日历。
4.2 运算放大器(OA)模块
MSP430FG461x系列有3个相互独立、结构相同的运算放大器(OA0、OA1、OA2),每个OA均可配置成同相放大器、反相放大器或差分放大器。
OA模块具有以下特点： 单电源、低电流；轨—轨输出；可选的轨—轨输入；软件可选配置；6种可选放大器模式。
通常，OA模块与ADC模块相互配合而使用。在实际应用中，OA可将输入的微弱电流或电压模拟量信号进行一定比例的放大；然后输出到ADC转换器外部的各采样通道，实现数据信号由放大—采集—转换的功能。图2为OA模块(以OA0为例)的简化结构，完整的OA结构框图可见参考文献[3]。OA的输入/输出信号的选择是可配置的。“+”和“-”端的输入信号来源是相互独立的，两端的信号可以是外部信号或内部DAC输出的信号。而OA的输出信号可以输出至3个部分：
① ADC12的A12(OA0)、A13(OA1)、A14(OA2)；
② ADC12的A1(OA0)、A3(OA1)、A5(OA2)；
③ 内部R梯形。
具体输入/输出信号的选择可通过软件写入寄存器值的方式来实现。
每个OA共有2个8位寄存器，提供6种放大器模式，分别为通用运算放大器模式、统一增益放大器模式、比较放大器模式、同相/反相可编程增益放大器模式、差分放大器摸式。其中，在同相/反相可编程增益放大器模式下，此模块提供的增益为±0.34、±1、±3、±4.34、±7、±15等，用户可以选择不同的增益来满足特殊的需求。3个OA可单独使用，也可通过组合的方式构成比较复杂的放大器模型。
MSP430FG461x系列新增的OA模块可应用于各种测量装置、数据采集系统及音频射频等领域。此外，该系列其他新增的片内模块（如DMA控制器、DAC12转换器）在某些应用领域内也具有一定的实用性。
图2 OA0简化结构
结语
MSP430FG461x系列作为TI公司最新推出的一款微处理器，其在功耗、性能和功能集成度方面都具有一定的优势；特别是该系列新增I2C总线硬件的功能，在与I2C总线接口器件通信时，无需用软件模拟I2C总线协议，方便用户编程。因此，它更加适用于通信、单相/多相复费率电度表、液晶显示仪器等领域。