2 利用捕获比较实现串行通信的方法
　　本节具体介绍实现异步串行通信时，捕获和比较功能是如何工作的。
　　2.1 接收过程
　　在异步串行通信中，每个数据帧一般由1位起始位、8位数据位、1位奇偶校位、1位停止位组成。图2所示为一个数据帧前3位的时序。在接收这种格式的数据帧时，首先要确定起始位，用来进行帧同步。在MSP430中是利用捕获功能来捕捉起始位的下跳沿（详见附录程序代码）。如图2，在A点捕获到起始位，系统将此刻的定时器值（T0）存放入CCR中，并产生中断。对A点所产生中断的处理非常重要。在该中断处理程序中，将捕获功能转换为比较功能，并将1.5位的时间间隔(T1.5)加到CCR中，即CCR=T0+T1.5。这样当到达1.5位时间间隔时（B点），即定时器的值等于T0+T1.5。将会由此比较功能触发一次中断，这样就实现了1.5位时间间隔的精确定时。在该中断处理程序中，可以读取输入引脚的状态，从而接收到Bit1的信息，然后再利用比较功能产生1位时间间隔（T1）的定时。此后，当下一个T1时间到达时，比较功能又会触发一次中断（C点）。在这时的中断服务程序中可以读取Bit2的信息。如此重复8次，就可以完成一个字节数据的接收。

图2：在串行通信接收过程中捕获比较功能时序分析示意图
　　2.2 发送过程
　　相对于接收过程，发送过程比较简单。利用比较功能产生一个间隔为1位时间（T1）的时序，相当于一个波特率发生器。在每一次比较功能触发的中断服务程序中发送一位数据，如此循环执行，这样就可以完成一个数据帧的发送。异步串行通信的一个数据帧往往是10位或11位。对于这点可以利用MSP430是16位机的特点，将数据帧的所有位安排在一个待发送字中，然后移位发送，而不需要专门编程产生起始位和停止位。（详见附录中的程序代码及说明）

　2.3 波特率的确定以及中断的安排
　　从以上的分析可以看出，串行通信的波特率主要是与1位时间间隔T1有关，T1可以通过以下公式确定：
　　公式1
　　其中Tclk是指与该捕获比较模块相对应的定时器的基准频率，如使用ACLK作为时基则Tclk＝32768；使用MCLK作为时基则Tclk＝1M。式中的Baud就是期待的波特率值。MSP430每个捕获比较模块中的捕获和比较对应同一个中断地址，因此两者需要共享一段中断服务程序。这样就要求在中断服务程序中能区分触发中断的类别。主要是通过CCTL控制寄存器中的CAP位来区分[3]。另一方面接收和发送的也都需要在这段服务程序中处理，应该加以区分。（详见附录中的程序代码及说明）

　3 超低功耗串行通信实例
　　3.1电路结构及其特点
　　本文中使用上述的原理和方法，在MSP430F413和MAX3221构成的电路中实现了与微机的串行通信，电路原理如图3。该电路不但完成了串行通信，还进一步实践了超低功耗的应用原理。MSP430单片机的一大特点就是超低功耗，它有多种功耗状态可以编程控制[4]。MAX3221也是具有低功耗特点的接口器件，通过EN、FORCEON、FORCEOFF引脚可以控制驱动器、接收器的工作状态，启动或禁止自动降低功耗功能，从而使其工作在不同的能耗状态，达到降低功耗的目的[2]。控制及其状态详见表1。

图3 MSP430F413超低功耗串行通信电路原理图

　3.2超低功耗的解决方案

　　选择了低功耗的器件，还要合理的控制才能达到最低的能耗[1]。对于本应用，MSP430处于从机工作状态。针对这种应用以下方案可以有效地降低能耗：初始化程序结束后，设定MSP430F413工作在功耗模式4等待P1.2引脚的中断。这时CPU将关闭，其能耗最低（0.1μA）。另一方面，初始控制MAX3221进入自动调节能耗状态。如果微机不发送信号，即Rin输入无效，驱动器和接收器都将关闭，进入很低功耗的待机状态（1μA）。

　　当微机发送信号时，即Rin输入有效，接收器会自动打开，并产生有效的INVALID信号。该信号将触发P1.2引脚的中断。在中断处理程序中将MSP430F413的功耗模式设定为模式3（功耗电流0.7μA），这时利用频率为32768的ACLK时钟工作就可以完成低速的串行通信任务。当接收、处理完微机的数据后需要将结果返回给微机。这时可以打开MAX3221的驱动器，关闭接收器完成此工作。当发送完毕后可以将MSP430和MAX3221再设定为准备接收信息的最低功耗状态。

　　利用上述方法可以在满足串行通信的同时达到非常低的功耗。

　　4 结束语

　　应用上述的设计方法和电路，很好地实现了MSP430与微机之间的串行通信，并且达到了非常理想的功耗水平。实践证明该方法对于没有硬件UART的MSP430系列单片机进行串行通信非常有效，并给需要扩展串口的其他类型MSP430单片机提供了一种可行的方案。此外，文中的超低功耗电路设计方法对于功耗敏感的应用是一种很好的解决方案。