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本书以杭州电子科技大学通信工程学院与德州仪器（TI）半导体技术（上海）有限公司共建的杭电—TI MCU联合实验室开展的基于多款TI微处理器核心板：MSP430F5529 LaunchPad核心板、MSP432 ARM Cortex-M4F系列的MSP432P401R核心板、CC3220 LaunchXL核心板、Cortex-M0系列的MSPM0G3507核心板为例，介绍了基于TI微处理器的电子系统实验平台软硬件设计开发相关知识与设计案例。本书基于作者所在教学团队教师多年从事“智能硬件课程设计”“微处理器与接口技术课程设计”“综合创新实践”等多门智能硬件设计开发类实验实践课程教学、指导本科生进行电子设计竞赛和各类科研创新竞赛的总结。本书适合于开展基于TI系列微处理器（MSP430系列/MSP432系列/CC3220系列/Cortex-M0系列）进行电子系统软硬件设计开发的智能硬件课程设计实验实践的教学工作，同时也可作为广大微处理器爱好者进行软硬件设计开发和本科生/研究生电子设计竞赛设计作品案例提供参考。本书可作为基于TI系列微处理器进行电子系统软硬件设计开发的“智能硬件课程设计”“微处理器与接口技术课程设计”“综合创新实践”等大二/大三实践教学课程的教材、本科生进行电子设计竞赛和各类科研创新竞赛的参考书。

目    录
上  篇
第一部分  基于MSP430F5529设计电子系统实验平台	2
第1章  MSP430F5529 LaunchPad核心板与扩展板	2
1.1  MSP430系列微处理器特点	2
1.2  MSP430F5529 LaunchPad核心板与扩展板	3
1.3  CCS集成开发环境	6
1.4  本章小结	8
第2章  LCD与电子墨水屏显示模块	9
2.1  LCD与电子墨水屏概述	9
2.2  LCD工作原理	9
2.3  FG12864A液晶显示模块	11
2.3.1  主要硬件构成说明	11
2.3.2  外围接口	13
2.3.3  指令说明	13
2.3.4  读写操作时序	15
2.4  FG12864A显示字符、汉字与图像程序设计	16
2.4.1  字模工具PCtoLCD2002的使用方法	16
2.4.2  FG12864A液晶屏显示汉字的C程序设计	18
2.4.3  FG12864A液晶屏显示图片的C程序设计	22
2.5  电子墨水屏工作原理	23
2.6  电子墨水屏接口电路与显示程序设计	25
2.7  基于电子墨水屏的电子台历设计	26
2.8  本章小结	29
第3章  基于MSP430F5529与LCD显示模块的电子系统设计作品案例	30
3.1  环境温度实时记录器设计	30
3.1.1  DS18B20温度传感器介绍	30
3.1.2  DS18B20传感器测温原理	30
3.1.3  程序框图	32
3.1.4  部分程序代码	33
3.2  颜色识别系统设计	34
3.2.1  颜色识别概述	35
3.2.2  颜色识别算法	35
3.2.3  TCS230硬件电路及接口设计	37
3.2.4  颜色识别系统的设计与实现	38
3.3  信号频率计设计	40
3.4  数字气压计与高度测量系统设计	43
3.5  纸张计数显示装置设计	49
3.6  姿态显示系统设计	53
3.7  SD卡数据存储系统设计	59
3.8  红外遥控无线键盘设计	61
3.9  无线遥控智能车设计	63
3.9.1  系统总体设计	63
3.9.2  无线遥控智能小车发送端设计	64
3.9.3  无线遥控智能小车接收端设计	65
3.9.4  无线遥控智能小车发送端与接收端展示	66
3.10  本章小结	67
第4章  基于MSP430F5529与电子墨水屏显示模块的电子系统设计作品案例	68
4.1  无线公交站牌设计	68
4.1.1  系统总体设计图	68
4.1.2  ESP8266 Wi-Fi模块	68
4.1.3  系统硬件设计	69
4.1.4  系统软件设计	70
4.1.5  无线公交站牌实物图	72
4.2  无线电子标签设计	72
4.2.1  系统总体设计	72
4.2.2  NodeMCU模块	73
4.2.3  系统硬件设计	73
4.2.4  系统软件设计	73
4.2.5  无线电子标签实物图	74
4.3  电流检测器与电机控制器设计	75
4.3.1  基于INA210的电流检测器设计	75
4.3.2  基于DRV8837的电机控制器设计	78
4.4  音频播放器设计	81
4.5  本章小结	82
第二部分  基于MSP432P401R设计电子系统实验平台	83
第5章  基于MSP432P401R的电子系统设计作品案例	83
5.1  数字时钟设计	83
5.2  低功耗温湿度计设计	86
5.3  直流电机与步进电机控制器设计	88
5.4  DDS函数信号发生器设计	90
5.5  酒精浓度测试仪设计	91
5.6  超声波测距仪设计	92
5.7  本章小结	94
第三部分  基于CC3220SF设计电子系统实验平台	95
第6章  基于CC3220SF LaunchXL的电子系统设计作品案例	95
6.1  CC3220SF LaunchXL核心板	95
6.1.1  硬件架构	95
6.1.2  开发板接口与模块	99
6.1.3  集成开发环境	106
6.2  远程智慧农业环境温度监测系统设计	107
6.2.1  基于ECharts的可视化框架	107
6.2.2  开发板内置HTTP服务器的配置与应用	107
6.2.3 HTTP服务器配置与实现	109
6.2.4  远程智慧农业环境温度监测系统的实现与测试	113
6.3  Wi-Fi电源插座设计	114
6.3.1  固态继电器及其驱动电路设计	114
6.3.2  开发板作为Wi-Fi接入点的配置	115
6.3.3  Wi-Fi电源插座系统的软件设计	116
6.3.4  Wi-Fi电源插座系统总体设计	117
6.3.5  Wi-Fi电源插座系统的实现与测试	118
6.4  远程电机控制系统设计	120
6.4.1  PWM信号的生成与控制原理	120
6.4.2  电机控制系统硬件设计	120
6.4.3  电机控制系统软件设计	121
6.4.4  远程电机控制系统的实现与测试	122
6.5  远程窗帘控制系统设计	123
6.5.1  系统设计概述	123
6.5.2  基于光敏传感器与步进电机的窗帘控制系统设计	124
6.5.3  远程窗帘控制系统实现与测试	126
6.6  老年人姿态监控系统设计	128
6.6.1  系统设计概述	128
6.6.2  CC3220SF LaunchXL开发板姿态传感器检测模块	128
6.6.3  跌倒检测支持向量机算法模型的构建	129
6.6.4  老年人姿态监控系统的实现与测试	131
6.7  本章小结	133
下  篇
第四部分  基于MSPM0G3507设计电子系统实验平台	136
第7章  MSPM0G3507 LaunchPad实验板及人机交互扩展板	136
7.1  MSPM0G3507微处理器	136
7.2  MSPM0G3507 LaunchPad人机交互扩展板	137
7.3  本章小结	138
第8章  MSPM0G3507微处理器GPIO资源	139
8.1  MSPM0G3507微处理器外设接口概述	139
8.2  I/O端口的应用	139
8.3  本章小结	147
第9章  MSPM0G3507微处理器中断系统	148
9.1  中断的基本概念	148
9.2  中断应用	149
9.3  本章小结	151
第10章  MSPM0G3507微处理器定时器	152
10.1  通用定时器（Timer_G）	152
10.2  高分辨率定时器（Timer_H）	160
10.3  高级控制定时器（Timer_A）	161
10.4  窗口看门狗定时器（WWDT）	163
10.5  实时时钟（RTC）	169
10.6  本章小结	169
第11章  MSPM0G3507微处理器模拟数字转换模块	170
11.1  模数转换概述	170
11.2  MSPM0G3507微处理器ADC模块介绍	171
11.3  MSPM0G3507微处理器ADC模块应用	171
11.4  ADC12模块寄存器	174
11.5  本章小结	174
第12章  MSPM0G3507微处理器通用异步串行通信接口	175
12.1  通用异步串行通信接口概述	175
12.2  MSPM0G3507微处理器UART介绍	176
12.3  MSPM0G3507微处理器UART应用	177
12.4  本章小结	181
第13章  MSPM0G3507微处理器I2C接口与OLED显示	182
13.1  OLED的工作原理	182
13.2  OLED显示模块	182
13.3  OLED显示字符、汉字与图像程序设计	184
13.4  本章小结	195
第14章  MSPM0G3507微处理器热敏与光敏传感器实验设计案例	196
14.1  OLED显示环境温度实验	196
14.2  OLED显示环境光强实验	199
14.3  本章小结	202
第15章  基于MSPM0G3507微处理器的电子系统设计作品案例	203
15.1  CC2530 ZigBee无线模块	203
15.2  无线遥控智能小车发送端设计	205
15.2.1  发送端硬件设计	205
15.2.2  发送端软件设计	205
15.2.3  发送端功能实现与调试	207
15.3  无线遥控智能小车接收端设计与实现	207
15.3.1  接收端硬件设计	207
15.3.2  接收端软件设计	208
15.3.3  接收端功能实现与调试	209
15.4  无线遥控模型飞机遥控器设计	210
15.4.1  CCSv12软件开发平台与MSPM0SDK开发环境	210
15.4.2  初始化程序设计	211
15.4.3  摇杆控制程序设计	211
15.4.4  OLED显示程序设计	211
15.4.5  按键处理程序设计	212
15.4.6  CC2530数据发送程序设计	212
15.4.7  遥控器硬件设计	212
15.4.8  遥控器Modbus通信协议设计	213
15.4.9  飞行控制功能实现与调试	214
15.4.10  中立点微调功能实现与调试	216
15.5  无线遥控模型飞机接收机设计	216
15.5.1  NMOS电机驱动器与固定翼电机	216
15.5.2  锂电池与电源管理模块	217
15.5.3  接收机程序设计	218
15.5.4  接收机Modbus通信协议设计	219
15.5.5  PWM信号产生与NMOS管电机驱动程序设计	220
15.5.6  收发端信道匹配功能实现与调试	220
15.5.7  接收机数据帧解析功能实现与调试	221
15.5.8  飞行姿态控制功能实现与调试	222
15.6  本章小结	223
参考文献	224

前    言
近年来，美国德州仪器（TI）公司中国大学计划与国内许多高校共建了模拟器件、数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）联合实验室，许多电工电气类专业的学生通过TI中国大学计划得到各项技术培训、参加电子设计竞赛和大学生科研创新训练项目，锻炼了对实际电子产品的软硬件综合开发能力。
自2014年开始，杭州电子科技大学通信工程学院与德州仪器（TI）半导体技术（上海）有限公司共建了杭电—TI MCU联合实验室。TI公司提供了多款模拟器件和MCU微控制器核心板，包括MSP430F5529 LaunchPad核心板、MSP432 ARM Cortex-M4F系列的MSP432P401R核心板、针对物联网应用的CC3220 LaunchXL开发板和TI Cortex-M0系列的MSPM0G3507 LaunchPad核心板等。杭州电子科技大学优秀基层教学组织《微处理器课程组》课程教学团队的老师开发了基于上述MCU微控制器核心板的电子系统实验平台，并将其应用于《智能硬件课程设计》、《硬件综合项目设计实践》、《微处理器与接口技术课程设计》、《微处理器与接口技术实验》、《综合创新实践》等多门实验实践类课程教学、本科毕业设计和大学生科研创新训练项目。
本书共15章内容，分为上篇第1章至第6章和下篇第7章至第15章。上篇包括：第1章MSP430F5529 LaunchPad核心板与扩展板，第2章LCD与电子墨水屏显示模块，第3章基于MSP430F5529与LCD显示模块的电子系统设计作品案例，第4章基于MSP430F5529与电子墨水屏显示模块的电子系统设计作品案例，第5章基于MSP432P401R的电子系统设计作品案例，第6章基于CC3220SF LaunchXL的电子系统设计作品案例。下篇包括：第7章MSPM0G3507 LaunchPad实验板及人机交互扩展板，第8章MSPM0G3507微处理器GPIO资源，第9章MSPM0G3507微处理器中断系统，第10章MSPM0G3507微处理器定时器，第11章MSPM0G3507微处理器模拟数字转换模块，第12章MSPM0G3507微处理器通用异步串行通信接口，第13章MSPM0G3507微处理器IIC接口与OLED显示，第14章MSPM0G3507微处理器热敏与光敏传感器实验设计案例，第15章基于MSPM0G3507微处理器的电子系统设计作品案例。本书适合于开展基于TI系列微处理器（MSP430系列/MSP432系列/CC3220系列/Cortex-M0系列）进行电子系统软硬件设计开发的智能硬件课程设计实验实践的教学工作，同时也可作为广大微处理器爱好者进行软硬件设计开发和本科生/研究生电子设计竞赛设计作品案例提供参考。
杭州电子科技大学优秀基层教学组织《微处理器课程组》负责人许晓荣副教授负责本书全部内容结构的策划和书稿的统稿工作。杭州电子科技大学微电子研究院骆懿正高级实验师对本书进行了审阅工作。德州仪器（TI）半导体技术（上海）有限公司王沁经理对本书的编写给予了大力支持，就本书框架的确定和内容的编写提出了许多宝贵的意见。在此表示衷心的感谢！
本书得到了杭州电子科技大学教材立项出版资助和杭州电子科技大学通信工程学院教材建设项目资助。2024年杭州电子科技大学高等教育教学改革研究项目（实验技术专项）“基于MSPM0系列微处理器的无线遥控模型飞机研制开发”（SYYB202405）和“基于FPGA技术的RISC-V微控制器芯片原型验证实验装置”（SYYB202401）、2024年教育部产学合作协同育人项目“基于TI Cortex-M0单片机的创新实践课程资源的开发”、2023年教育部产学合作协同育人项目“基于TI器件的物联网实验教学平台设计开发与应用”、2022年教育部产学合作协同育人项目“基于TI模拟器件和MCU系列微控制器的电子系统口袋实验平台开发”和“基于TI Cortex-M0和模拟外设应用的混合信号微控制器实验教学平台开发”等教学改革项目为本书的编写提供了支持。在此表示诚挚的感谢！
由于作者水平有限，书中难免出现疏漏和不足之处，恳请业界专家、学者和广大读者批评指正。

作者于杭州电子科技大学
2025年

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智能硬件课程设计——基于TI微处理器的电子系统实验平台设计开发