基于MSP430的微功耗体外临时心脏起搏器的设计

　　心脏起搏器是目前临床上用于治疗心搏徐缓的最有效医疗设备。当患者心脏的窦房结或心肌的神经传导组织发生障碍时, 心脏起搏器就会通过起搏装置人为的发放电脉冲, 再经体内的导管电极刺激房室搏动。随着现代电子技术的飞速发展, 电子产品的低功耗设计越来越受到人们的重视。低功耗设计包括了低电压设计、低电流设计、相应得软硬件设计、充分利用现有资源、开发新资源等多层含意与技术。微功耗体外临时心脏起搏器已经成为各国、各公司竞相研究的一个重要领域。

　　1 MSP430 系列单片机的硬件原理及特点

　　MSP430 系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器, 其中包括一系列器件, 它们针对不同的应用而由各种不同的模块组成。

　　1.1 CPU

　　CPU 运行正交设计、对模块高度透明的精简指令集。它由一个16 位ALU、16 个寄存器和一套指令控制逻辑组成。其中4 个寄存器有特殊用途, 即程序计数器PC、堆栈指针SP、状态寄存器SR, 以及常数发生器CG1、CG2。除了R3/CG2 和R2/CG1 外, 所有寄存器都可作为通用寄存器来用所有指令操作。PC、SR 和 SP配合精简指令组所实现的控制, 使应用开发可实现复杂的寻址模式和软件算法。

　　1.2 程序存储器

　　对程序存储器的访问总是以字形式取得代码, 而对数据可以用字或字节方式访问。每次访问需要 16条数据线和访问当前存储器模块所需的地址线。存储器模块由模块允许信号自动选中。这是一项可减少总电流消耗的技术。最低的64KB 空间的顶部16 个字,即0FFFh—0FFE0h, 保留存放复位和中断的向量。程序对存储器可以任意读取, 但不能写入。

　　1.3 数据存储器

　　数据存储器(RAM)经两条总线与CPU 相连, 即存储器地址总线(MAB)和存储器数据总线(MDB)。数据存储器可以以字或字节宽度集成在片内。所有指令可以对字节或字进行操作, 但是对堆栈和 PC 的操作是按字宽度进行的, 寻址时必须对准偶地址。

　　1.4 运行控制

　　MSP430 系列微控制器的运行主要受控于存储在特殊寄存器(SFR)中的信息。不同 SFR 中的位可以允许中断, 以支持取决于中断标志状态的软件, 以及定义外围模块的工作模式。被禁止的外围模块将停止它的功能以减少电流消耗, 而所有存储在模块寄存器中的数据仍被保留。外围模块的工作模式可以用SFR 的特定位置来标明。

　　1.5 外围模块

　　外围模块经MAB、MDB、中断服务及请求线与CPU 相连。对大多数外围模块, MAB 通常是5 位, MDB是8 位或16 位。8 位数据总线的模块经总线转换电路与16 位的CPU 相连, 这些模块的数据交换无一例外地要用字节指令处理, 而对 16 位模块的操作指令就没有任何限制。大部分外围模块是工作在字节方式下的, SFR 的处理也为 8 位。对 8 位外围模块的操作要根据对顺序的说明来进行。