使用Code Composer Studio开发MSP430 - GPIO外部中断

假设设计一个简单的数字手表，它的功能只是显示时间，假如您想更改其时区。你会怎么做？您只需按下一个按钮即可切换到菜单，该菜单使您可以更改时区。在这里，系统无法预测您的外部中断对其计时过程的影响，也无法要求您等待，因为它正忙于增加手表的秒数。这时就该用到中断功能了。

中断不必总是外部的。它也可以是内部的。嵌入式中断中的大多数时间也可以促进CPU的两个外设之间的通信。考虑到预设的计时器被重置，并且当时间达到计时器寄存器中的值时触发中断。中断处理程序可用于启动其他外设，如DMA。

在本篇文章中，我们使用了MSP430上的外部中断来切换不同的LED。当使用按钮通过状态改变给出外部中断时，控制权被转移（抢占）到ISR。要了解诸如MSP430G2 Lauchpad开发板的CCS环境设置之类的基础知识，请查看使用CCS开发MSP430入门链接，因为我们不会在本文中对此进行详细介绍。

为什么我们需要中断？

需要中断以节省嵌入式系统中的轮询开销。当需要通过抢占当前正在运行的任务来执行优先级更高的任务时，将调用它们。它还可以用于将CPU从低功耗模式唤醒。当外部信号通过GPIO端口的边沿转换唤醒时，将执行ISR，CPU再次返回低功耗模式。

MSP430中的中断类型

MSP430中的中断分为以下几种类型：

1.  系统复位（System Reset）

2.  不可屏蔽中断（Non-Maskable）

3.  可屏蔽中断（Maskable）

4.  向量中断和非向量中断（Vectored和Non-Vectored）

系统复位：

它可能是由于电源电压（Vcc）和RST / NMI引脚上的低信号（选择了复位模式）引起的，也可能是由于看门狗定时器溢出和违反安全密钥的原因而发生的。

不可屏蔽中断：

这些中断不能被CPU指令屏蔽。一旦启用了通用中断，就不能将不可屏蔽中断从处理中转移。这是由振荡器故障和手动赋予RST / NMI的边沿（在NMI模式下）之类的源产生的。

可屏蔽中断：

如果发生中断，并且可以通过CPU指令屏蔽该中断，则该中断为可屏蔽中断。他们不必总是外部的。它们还取决于外围设备及其功能。此处使用的外部端口中断属于此类别。

向量中断和非向量中断：

向量中断：在这种情况下，中断设备通过传递中断向量地址为我们提供了中断源。在这里，ISR的地址是固定的，控制权转移到该地址，然后由ISR负责其余的工作。

非向量中断：这里所有的中断都有共同的ISR。当来自非向量源的中断发生时，控制权将转移到所有非向量中断共享到的公共地址。

MSP430中的中断程序控制

发生中断时，MCLK变为ON，并且CPU从OFF状态被调用回。中断发生后，由于程序的控制权被转移到ISR地址，因此程序计数器和状态寄存器中的值将移入堆栈。

连续清除状态寄存器，从而清除GIE并终止低功耗模式。通过将中断向量地址放在程序计数器中，可以选择并执行优先级最高的中断。在获得MSP430 GPIO中断示例代码之前，了解其中涉及的端口寄存器的工作非常重要。

MSP430上用于GPIO控制的端口寄存器（Port Register）：

PxDIR：它是端口方向控制寄存器。它允许程序员通过写入0或1专门选择其功能。如果将某个引脚选择为1，则它将用作输出。将端口1设为8位端口，如果将引脚2和3分配为输出端口，则必须将P1DIR寄存器设置为0x0C。

PxIN：这是只读寄存器，可以使用该寄存器读取端口中的当前值。

PxOUT：该特定寄存器可用于直接将值写入端口。仅当上拉/下拉寄存器被禁用时才可以使用。

PxREN：这是一个8位寄存器，用于启用或禁用上拉/下拉寄存器。当PxREN和PxOUT寄存器中的某个引脚都设置为1时，该特定引脚将被上拉。

PxSEL和PxSEL2：由于MSP430中的所有引脚都是多路复用的，因此必须在使用前选择特定功能。当特定引脚的PxSEL和PxSEL2寄存器都设置为0时，则选择通用I / O。当PxSEL设置为1时，将选择主要外设功能，依此类推。

PxIE：启用或禁用端口x中特定引脚的中断。

PxIES：选择产生中断的边沿。对于0，选择上升沿，对于1，选择下降沿。

MSP430测试GPIO中断的电路

下面显示了用于测试我们的MSP430中断示例代码的电路。

LED和按钮的地都连接到开发板的地。当按钮被按下时会连接在一起。在LED之前连接一个电阻，以避免LED消耗大量电流。通常，使用100ohm – 220ohm范围内的低电阻。

我们使用3种不同的代码来更好地了解端口中断。前两个代码使用与电路图1相同的电路。让我们深入研究代码。建立硬件连接后，设置如下所示。

MSP430的GPIO中断编程

代码说明如下。在下面的代码中使看门狗定时器停止运行。看门狗定时器通常执行两个操作。一种是通过复位控制器来防止控制器陷入无限循环，另一种是它使用内置计时器触发周期性事件。当微控制器被复位（或加电）时，它处于定时器模式，并且将会在32毫秒后复位MCU。

1. WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

将P1DIR寄存器的值设置为0x07可以将pin0、pin1和pin2的方向设置为输出。将P1OUT设置为0x30可以将其配置为在引脚4和引脚5上使能内部上拉电阻的输入。将P1REN设置为0x30可以在这些引脚上进行内部上拉。 P1IE使能中断，其中P1IES选择从高到低的跳变作为这些引脚上的中断沿。

1. P1DIR |= 0x07;
   

2.   P1OUT  = 0x30;
   

3.   P1REN |= 0x30;
   

4.   P1IE  |= 0x30;
   

5.   P1IES |= 0x30;
   

6.   P1IFG &= ~0x30;   

接下来在代码中启用低功耗模式并启用状态寄存器中的GIE，以便可以接收中断。

1. __bis_SR_register(LPM4bits+GIE)
   

2. 
   

使用宏将程序计数器设置为端口1向量的地址。

1. PORT1_VECTOR.
   

2. #pragma vector=PORT1_VECTOR
   

3. __interrupt void Port_1(void)

以下代码依次切换连接到引脚0、引脚1、引脚2的每个LED。

1. if(count%3==0)
   

2.   {
   

3.   P1OUT ^= BIT1;
   

4.   P1IFG &= ~0x30;
   

5.   count++;
   

6.   }
   

7.   else if(count%3==1)
   

8.   {
   

9.       P1OUT ^= BIT1;
   

10.       P1IFG &= ~0x30;
    

11.       count++;
    

12.   }
    

13.   else
    

14.   {
    

15.       P1OUT ^= BIT2;
    

16.       P1IFG &= ~0x30;
    

17.       count++;
    

18.   }

电路图2：

同样，让我们尝试使用其他引脚更好地理解该概念。因此，此处的按钮连接到引脚2.0而不是引脚1.5。修改后的电路如下。同样，该电路用于测试MSP430按钮中断程序。

此处端口2用于输入。因此必须使用不同的中断向量。 P1.4和P2.0读取输入型号。

由于端口2仅用于输入，因此P2DIR设置为0。要在启用内部上拉电阻的情况下将端口2的pin0设置为输入，必须将寄存器P2OUT和P2REN设置为1。在端口2的引脚0上中断并选择中断的边沿，将P2IE和P2IES的值设置为1。复位端口2中的标志，P2IFG被清除，以便可以在端口2上发生中断时再次设置该标志。

当中断源来自端口1时，连接到端口1的引脚1的LED发光。当中断源属于端口2时，连接到端口1的引脚2的LED发光。

1. #pragma vector=PORT1_VECTOR
   

2. __interrupt void Port_1(void)
   

3. {
   

4.       P1OUT ^= BIT1;
   

5.       P1IFG &= ~0x10;
   

6.       for(i=0;i<20000;i++)
   

7.       {
   

8.       }
   

9.       P1OUT ^= BIT1;
   

10. }
    

11. #pragma vector=PORT2_VECTOR
    

12. __interrupt void Port_2(void)
    

13. {
    

14.     P1OUT ^= BIT2;
    

15.     P2IFG &= ~0x01;
    

16.     for(j=0;j<20000;j++)
    

17.          {
    

18.          }
    

19.     P1OUT ^= BIT2;
    

20. }

使用CCS上传程序到MSP430

要将项目加载到启动板并对其进行调试，请选择项目，然后单击工具栏中的调试图标。或者，按F11或单击Run ànd Debug进入调试模式。

进入调试模式后，按绿色运行按钮可自由运行MCU中已加载的代码。现在，当按下按钮时，边沿的变化会触发中断，从而提示LED状态的变化。

MSP430上的中断程序

成功上传代码后，我们只需使用按钮即可对其进行测试。每当使用按钮发出中断时，LED模式就会根据我们的程序而改变。