开源MSP430F147单片机软核添加自定义外设

来源：互联网发布：云智能网络编辑：程序博客网时间：2024/05/22 05:26

学习过nios的小伙伴应该知道nios可以添加自定义外设，下面将以为软核SCore430添加PWM外设为例，讲解如何为SCore430添加外设。

添加外设应该了解以下几点知识：

1.SCore430外设接口时序

2.SCore430的memory map

3.外设控制器ExphCtrl源码的添加新增外设接口

SCore430的外设接口时序

主机接口

名称

说明

out_writeexphaddr[15:0]

写外设地址

out_writeexphdata[15:0]

写外设数据

out_writeexphbyten[1:0]（可选）

16bit数据分为两个字节，对应out_writebyten的两个bit位，当对应位置位时，对应字节有效。有这个信号的原因是430指令集中大部分指令有16bit和8bit两种操作模式

out_writeexphen

写数据使能，当时钟上升沿到来，且此信号为高电平时，数据被写入。

out_readexphaddr[15:0]

读外设寄存器地址，用作数据选择器的输入参数，从而输出指定寄存器数据。

外设接口

名称

说明

in_clk

系统时钟

in_rst

系统复位

in_writeaddr[15:0]

写数据地址

in_writeen

写数据使能

In_writebyten[1:0] (可选)

数据的字节使能

in_writedata[15:0]

写入的数据

in_readaddr[15:0]

读数据地址

out_readdata[15:0]

读取数据输出

SCore430内存区域划分

上图是TI官方文档MSP430x1xx系列的内存映射图，从图中可以看出外设内存地址范围是010h~1FFh，并且010~0FFh范围了只支持8bit的字节访问，SCore430没有此限制。

010h~1FFh地址范围大部分地址已被标准外设占用，但是我们可以不添加无用的标准外设，将地址让出来，留给自定义外设使用。

SCore430外设控制器的源码修改

在写自定义外设前首先确定外设有几个寄存器（为了操作和理解方便，在此规定所有寄存器为16bit），然后为这些寄存器分配地址。打开quartus II工程目录下的 symbol.v文件

/*******************************************************************

*建立时间：2013.12.20 作者：李广敏，all rightsreserved

*邮箱：523659033@qq.com 版本：V1.0

*修改时间：修改人：

*功能：符号定义文件，包含指令名称和外设寄存器名称

/******************************************************************/

/*************单操作数指令************/

`define PUSH 5'b00100

`define SWPB 5'b00001

`define SXT 5'b00011

`define RRA 5'b00010

`define RRC 5'b00000

`define CALL 5'b00101

/***********跳转指令**********/

`define JC 3'b011

`define JZ 3'b001

`define JGE 3'b101

`define JL 3'b110

`define JMP 3'b111

`define JN 3'b100

`define JNC 3'b010

`define JNE 3'b000

/**********双操作数指令***********/

`define MOV 4'b0100

`define ADD 4'b0101

`define ADDC 4'b0110

`define DADD 4'b1010

`define SUB 4'b1000

`define SUBC 4'b0111

`define CMP 4'b1001

`define AND 4'b1111

`define BIC 4'b1100

`define BIS 4'b1101

`define BIT 4'b1011

`define XOR 4'b1110

/*************复位地址*************/

`define RESET 16'h8002

/**************外设地址***************/

/******P1**************/

`define P1DIR 16'h0022

`define P1OUT 16'h0021

`define P1IN 16'h0020

/*********P2************/

`define P2DIR 16'h002a

`define P2OUT 16'h0029

`define P2IN 16'h0028

/******Multipilier*****/

`define MPY 16'h0130

`define MPYS 16'h0132

`define MAC 16'h0134

`define MACS 16'h0136

`define OP2 16'h0138

`define RESLO 16'h013a

`define RESHI 16'h013c

`define SUMEXT 16'h013e

文件后面内容是外设地址定义，假设我们PWM只有一个寄存器，占空比寄存器，可以在symbol.v最后接着乘法器地址后面写入`define DUTY 16’h0140

当外设寄存器当做16bit访问时，地址必须为偶数。

所有外设可以共用同一条写入总线，但是数据输出总线要分离，通数据选择器送入SCore430内部，外设控制器ExphCtrl主要充当数据选择器的作用。打开ExphCtrl.v文件。

/*******************************************************************

*建立时间：2013.12.20 作者：李广敏，all rightsreserved

*邮箱：523659033@qq.com 版本：V1.0

*修改时间：修改人：

*功能：外设访问控制器，对外设反馈的数据，根据读取地址，

*选择正确的外设数据传送给memctrl模块

/******************************************************************/

`include "symbol.v"

module ExphCtrl(

inputin_clk,

inputin_rst,

/**********memctrlinterface************/

input[15:0]in_exphreadaddr, //外设寄存器读地址

outputreg[15:0] out_exphdata, //读外设数据接口

/***********exphinterface*************/

/****P1 port***/

input[15:0]in_readP1data,

/*****MultiplierPort***/

input[15:0]in_readmultiplier,

/******P2 Port******/

input[15:0]in_readP2data

);

/***********************************************

*对外设反馈的数据根据地址选择，时钟上升沿输出数据,

*当用户添加自定义外设时，需要修改此always模块

/**********************************************/

always@(posedge in_clk)

begin

case(in_exphreadaddr)

/************P1Interface***********/

`P1DIR: out_exphdata <= in_readP1data;

`P1OUT: out_exphdata <= in_readP1data;

`P1IN: out_exphdata <= in_readP1data;

/*************P2interface************/

`P2DIR: out_exphdata <= in_readP2data;

`P2OUT: out_exphdata <= in_readP2data;

`P2IN: out_exphdata <= in_readP2data;

/************MultiplierInterface*****/

`MPY: out_exphdata <=in_readmultiplier;

`MPYS: out_exphdata <= in_readmultiplier;

`MAC: out_exphdata <=in_readmultiplier;

`MACS: out_exphdata <= in_readmultiplier;

`OP2: out_exphdata <=in_readmultiplier;

`RESLO: out_exphdata <= in_readmultiplier;

`RESHI: out_exphdata <= in_readmultiplier;

`SUMEXT: out_exphdata <= in_readmultiplier;

default:out_exphdata <= 0;

endcase

end

endmodule

可以看出，外设控制器中代码就是一个数据选择器，首先增加我们自定义外设的数据反馈接口 input[15:0] in_readpwmdata

在case语句块中添加对PWM反馈数据的选择

Case（in_exphreadaddr）

…

`DUTY: out_exphdata <= in_readpwmdata;

…

...

Endcase

外设控制器修改完成，最后修改好的文件可以查看附件提供的最新工程。

PWM外设添加

PWM代码可以查阅附件工程中文件，在此对PWM定义端口做出解释说明

modulePWM(

input in_clk,

input in_rst,

input[15:0]in_writeaddr,

input in_writeen,

input[15:0]in_writedata,

input[15:0]in_readaddr,

output reg[15:0]out_pwmdata,

output regout_pwmout

);

可以看出，PWM包含了上面提到外设接口除了In_writebyten[1:0]外的所有必需接口，out_readdata被重命名为out_pwmdata，out_pwmout是用户自定义端口。

按照上述步骤添加PWM文件并且修改symnol.v和ExphCtrl.v后，开始按下图创建PWM和ExphCtrl的符号文件。

打开CPUCore430.bdf顶层文件添加PWM并更新ExphCtrl

找到ExphCtrl模块，右键更新如上图所示。

更新后可以发现多出了我们添加的in_readPwmdata接口，此接口为下面添加的PWM模块的数据反馈接口

双击空白处，弹出上图画框，在project目录下选择PWM模块添加到P2MODULE下方，如下图所示

将PWM左边数据接口与左边数据总线连接，连接方式参照P2MODULE，所以外设输入端口与数据总线连接方式相同。将out_pwmdata与ExphCtrl增加的 in_readPwmdata端口相连。

右键PWM为out_pwmout添加pin管脚。

到此外设添加工作完毕，可以编译工程检测有没有错误。

C语言代码驱动外设

#include<msp430x14x.h>
#define PwmDuty (* (int*)0x140) //0x140对应symbol.v中语句`define DUTY 16'h0140
void delay() //100Mhz主频，每条指令机器周期6~8
{
int i,j;
for(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}

int main( void )
{

char counter = 0;
while(1)
{
delay();
PwmDuty = counter++;
}
return 0;
}

按照文件件包V1.1中的《使用手册》编译此文件，将最终转换获得mif文件添加到quartusII工程中，将out_pwm管脚与LED连接，运行时即可看到LED呼吸灯。

各位可以按照此方法添加自己的外设（无中断请求功能）。具有中断功能的V2.0版将会再两个月内完成。

所有软件设置和代码编写以最新文件包中的《使用手册》知道为准。

文件包V1.1 http://pan.baidu.com/s/1sjB8veP

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