摘 要：单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的、没有输入输出扩展、功能有限但可以独立运行的系统。对MSP430系列单片机来说，除了MSP430F5438A芯片以外，最小系统还通常包括基本辅助电路，比如电源电路、时钟振荡电路、复位电路和JTAG仿真接口。它们都是保证整个系统正常运行的关键部分。
关键词：最小系统；MSP430；单片机
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01
MSP430F5438A芯片是美国Texas Instruments公司推出的超低功耗微处理器，配置有256KB+512B 闪存存储器，16KB随机存储器，有3个捕捉/比较寄存器的16位定时器，一个高性能的12位、自带采样保持的模/数转换器，多达4个通用串行通信接口，支持32位操作的硬件乘法器，3个通道内部的直接存储器存取，带闹钟功能的实时时钟模块，多达87个I/O引脚。MSP430F5438A还具有如下特性[2]：
（1）统一时钟系统。锁频环回路控制稳定频率；低功耗、低频内部钟源；修正过的低频内部参考源；32KHz晶振；最高32MHz的高频晶振。
（2）灵活的电源管理系统。带可编程管理核心供电电压的完全集成的低压差线性稳压器；供电电压监督、监控和管制功能。
（3）超低功耗。活动模式165A/MHz（8 MHz下）；待机模式2.60A；关断模式0.1A。
一、系统总体设计
虽然最小系统在单片机芯片的基础上，仅仅在外部增加了一些电源电路、时钟晶振电路、复位电路和JTAG接口电路，但是这些电路却都是保证整个单片机系统正常运行的最关键的组成部分。其中电源电路、时钟晶振电路或复位电路任何部分工作不正常，都将导致整个系统无法正常运作[1]。
（一）电源电路
本系统所有电路统一采用3.3V直流供电，为了提高兼容性，系统也提供5V供电接口，再利用板载AMS1117-3.3稳压芯片为系统提供稳定的3.3V直流电源。出于安全性考虑，系统在电源输入端设计有熔丝实现电流过载保护，肖特基二极管防止电源反接时破坏后续的电路。电源与地之间的旁路电容采用电解电容与普通电容并联的方式，大大减少噪声的影响，提高供电的质量。
（二）复位电路
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位[1]。本系统采用传统的按键加RC串联电路的方式实现[1]。
（三）晶振电路
MSP430F5438A的时钟系统包含XT1振荡器、XT2振荡器、数控振荡器（DCO）、低功耗、低频振荡器（VLO）、修正过的低频参考振荡器（REFO）一共5个时钟源[2]。其中后3个时钟源已经集成在单片机芯片的内部，系统中只需要设计XT1、XT2振荡器两部分电路。
XT1振荡器默认工作在低频模式，支持使用32.768KHz晶振达到超低功耗[3]。它当然也支持高频模式，可以外接高速晶振或谐振器。本电路中使用低频模式，晶振两级和地之间还接有30pF的电容帮助起振，然后连接至对应的芯片引脚。
XT2振荡器和XT1的高频模式相同。虽然两引脚与通用I/O口复用，但是系统默认设置为时钟引脚[3]。系统中采用8MHz晶振，晶振两级和地之间还接有30pF的电容帮助起振，然后连接至对应的芯片引脚。
（四）JTAG和Spy-Bi-Wire仿真调试接口
本系统为MSP430F5438A芯片设计JTAG仿真接口，完全兼容Texas Instruments公司的官方标准。通过官方或第三方的仿真器即可方便地对系统进行编程和在线调试。JTAG使用4根信号线，可以稳定仿真并快速访问芯片内部的寄存器、RAM存储器等资源。JTAG接口引脚定义为1：TDO，2：VCC，3：TDI，5：TMS，7：TCK，8：TEST，9：GND，11：RST。
本系统还预留了Spy-Bi-Wire（SBW）仿真接口[2]。SBW，也简称两线制JTAG，由SBWTCK（与JTAG接口的8脚TEST复用）与SBWTDIO（与JTAG接口的11脚RST复用）组成[4]。该接口不仅用于MSP430F5XX系列，也适用于引脚数小于28的2系列单片机。SBW接口的优点是占用的引脚资源少，仅用2根信号线即可完成在线调试的功能，不过其仿真速度和稳定性不如4线制JTAG方式。
二、结束语
MSP430系列单片机最小系统因其良好的通用性和可扩展性可直接作为核心控制器件[7]，不仅可以应用于许多传统的单片机应用领域，如仪器仪表、自动控制、消费品领域，更适用于一些电池供电的低功耗产品，如能量表（水表、电表、气表等）、手持式设备、智能传感器，以及需要较高运算性能的智能仪器设备。
参考文献：
[1]洪利，章扬，李世宝.MSP430单片机原理与应用实例详解[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.
[2]任保宏.MSP430单片机原理与应用 MSP430F5xx/6xx系列单片机入门､提高与开发[M].北京：电子工业出版社，2014.
[3]施保华.MSP430单片机入门与提高 全国大学生电子设计竞赛实训教程[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.
[4]杨艳琴，翟晓曙，沈建华.MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计[M].北京：清华大学出版社，2005.
[5]李彬，王朝阳，卜涛等.基于MSP430F149的最小系统设计[J].国外电子测量技术，2009（12）：74-76.
[6]杨平，王威.MSP430系列超低功耗单片机及应用[J].国外电子测量技术，2008（12）：48-50.
[作者简介]薛盛可（1993-），男，浙江温州人，本科，研究方向：通信工程；徐晓霞（1992-），女，浙江宁波人，本科，研究方向：通信工程；赵磊（1994-），男，甘肃定西人，本科，研究方向：电子信息工程。
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