MSP430 기본 프로젝트 설정 및 LED 프로그램

이 글에서는 Texas Instruments의 MSP430FR6989 LaunchPad를 사용해 기본 프로젝트를 설정하고, LED 깜빡이기 프로그램을 작성하는 방법을 설명합니다. 또한 MSP430FR6989의 하드웨어 사양과 LaunchPad의 핀맵을 다룹니다. Code Composer Studio (CCS)를 사용하며, 초보자도 따라 할 수 있도록 단계별로 안내합니다.

1. MSP430FR6989 하드웨어 사양

MSP430FR6989는 Texas Instruments의 초저전력 16비트 마이크로컨트롤러(MCU)로, FRAM 기반의 MSP430FR6xx 시리즈에 속합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:

아키텍처: 16비트 RISC, 최대 16MHz 클럭
메모리:
- 128KB FRAM (비휘발성 메모리, 초저전력, 고속 쓰기, 높은 내구성)
- 2KB SRAM
전원 공급: 1.8V ~ 3.6V (SVS 제한에 따라 최소 전압 설정)
초저전력 모드:
- 액티브 모드: 약 100µA/MHz
- 스탠바이(LPM3, VLO): 0.4µA (일반)
- RTC(LPM3.5): 0.35µA (일반)
- 셧다운(LPM4.5): 0.02µA (일반)
주변 장치:
- 12비트 ADC (최대 16개 외부 입력 채널, 내부 참조 및 샘플-홀드)
- LCD 드라이버 (최대 320 세그먼트 지원, 콘트라스트 제어 포함)
- 확장 스캔 인터페이스(ESI, 회전 감지용 듀얼 아날로그 프론트엔드)
- AES-256 암호화 모듈
- UART/SPI/I2C, 타이머, DMA, 비교기
입출력: 최대 83개의 GPIO 핀
패키지: 100핀 LQFP, 80핀 LQFP 등

MSP-EXP430FR6989 LaunchPad는 온보드 에뮬레이션(eZ-FET), 에너지 측정 기능, 320세그먼트 LCD 디스플레이, 버튼(S1, S2), LED(P1.0: 빨간색, P9.7: 녹색)를 포함하며, 40핀 BoosterPack 확장을 지원합니다.

2. MSP430FR6989 LaunchPad 핀맵

MSP-EXP430FR6989 LaunchPad는 40핀 BoosterPack 커넥터를 통해 다양한 기능을 제공합니다. 아래는 주요 핀과 해당 기능을 요약한 내용입니다:

P1.0: 빨간색 LED (GPIO 출력, 기본 설정), BoosterPack 핀 J1.1
P9.7: 녹색 LED (GPIO 출력, 기본 설정), BoosterPack 핀 J2.20
P1.1: 버튼 S2 (GPIO 입력), BoosterPack 핀 J1.2
P1.2: 버튼 S1 (GPIO 입력), BoosterPack 핀 J1.3
P3.0, P3.1: UART (UCA0TXD, UCA0RXD, 백채널 UART로 사용 가능), BoosterPack 핀 J1.4, J1.5
P2.0 ~ P2.7: LCD 세그먼트 핀 (COM0 ~ COM3, S0 ~ S3), BoosterPack 핀 J2.11 ~ J2.18
P4.0 ~ P4.7: 다목적 GPIO, ADC 입력, 타이머, BoosterPack 핀 J1.6 ~ J1.10, J2.11 ~ J2.13
RST/NMI/SBWTDIO: 리셋 및 Spy-Bi-Wire 데이터, BoosterPack 핀 J2.8
TEST/SBWTCK: Spy-Bi-Wire 클럭, BoosterPack 핀 J2.10

참고:

핀은 소프트웨어로 다기능(GPIOs, UART, SPI, I2C, ADC 등)으로 설정 가능합니다.
LCD 관련 핀은 온보드 320세그먼트 LCD 구동에 주로 사용됩니다.
BoosterPack 핀맵은 표준을 따르며, 외부 모듈(무선, 센서 등) 연결 시 호환성을 확인해야 합니다.
자세한 핀 기능은 MSP430FR6989 데이터시트(slas789c)와 LaunchPad 사용자 가이드(slau627a)를 참조하세요.

3. 개발 환경 설정

필요 도구

하드웨어: MSP-EXP430FR6989 LaunchPad 개발 키트
소프트웨어:
- Code Composer Studio (CCS) 최신 버전
- MSP430Ware (CCS 설치 시 포함)
- USB 드라이버 (LaunchPad 연결 시 CCS에서 자동 설치)

설치 단계

CCS 설치:
- Texas Instruments 공식 웹사이트(www.ti.com)에서 CCS를 다운로드하고 설치합니다.
- 설치 중 MSP430 관련 패키지를 포함하도록 선택합니다.
MSP430Ware 확인:
- CCS를 실행한 후, View > Resource Explorer를 열어 MSP430Ware가 설치되어 있는지 확인합니다. MSP430Ware는 드라이버 라이브러리와 예제 코드를 제공합니다.
LaunchPad 연결:
- MSP-EXP430FR6989를 USB 케이블로 컴퓨터에 연결합니다.
- Windows의 디바이스 매니저에서 "MSP Debug Interface"가 표시되는지 확인합니다. 드라이버는 CCS 설치 시 자동으로 설치됩니다.

4. CCS에서 기본 프로젝트 설정

프로젝트 생성

CCS를 열고 File > New > CCS Project를 선택합니다.
프로젝트 설정:
- Target: MSP430FR6989
- Project Name: BlinkLED (또는 원하는 이름)
- Project Type: Empty Project (with main.c)
- Compiler: TI의 최신 컴파일러
- Output Type: Executable
Finish를 클릭하여 프로젝트를 생성합니다.

빌드 설정 확인

프로젝트 탐색기에서 프로젝트를 우클릭하고 Properties를 선택합니다.
General 탭에서 Device Variant가 MSP430FR6989로 설정되어 있는지 확인합니다.
Include Options에서 MSP430 드라이버 라이브러리 경로가 포함되어 있는지 확인합니다 (예: ${MSP430WARE}/driverlib/MSP430FR5xx_6xx).

5. LED 프로그램 작성

MSP430FR6989 LaunchPad에는 P1.0 (빨간색 LED)와 P9.7 (녹색 LED)가 연결되어 있습니다. 아래는 두 LED를 약 1초 간격으로 번갈아 깜빡이는 코드입니다.

#include <msp430.h>



void initGPIO(void)
{
    // 미사용 포트 초기화 (모두 출력 Low)
    P1OUT = 0; P1DIR = 0xFF;
    P2OUT = 0; P2DIR = 0xFF;
    P3OUT = 0; P3DIR = 0xFF;
    P4OUT = 0; P4DIR = 0xFF;
    P5OUT = 0; P5DIR = 0xFF;
    P6OUT = 0; P6DIR = 0xFF;
    P7OUT = 0; P7DIR = 0xFF;
    P8OUT = 0; P8DIR = 0xFF;
    P9OUT = 0; P9DIR = 0xFF;
    PEOUT = 0; PEDIR = 0xFF;
    PJOUT = 0; PJDIR = 0xFF;
}
void main(void)
{
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // Watchdog Timer 비활성화

    initGPIO();

    // P1.0 (빨간색 LED) 설정
    P1DIR |= BIT0;  // P1.0을 출력으로 설정
    P1OUT &= ~BIT0; // 초기 상태: LED 꺼짐

    // P9.7 (녹색 LED) 설정
    P9DIR |= BIT7;  // P9.7을 출력으로 설정
    P9OUT &= ~BIT7; // 초기 상태: LED 꺼짐

    // LPM5 잠금 해제 (GPIO 활성화)
    PM5CTL0 &= ~LOCKLPM5;

    while(1)
    {
        P1OUT ^= BIT0; // 빨간색 LED 토글
        P9OUT ^= BIT7; // 녹색 LED 토글

        // 저전력 모드 진입 + 전역 인터럽트 허용
         __bis_SR_register(LPM3_bits | GIE);    }
}

// Timer_A0 CCR0 인터럽트 서비스 루틴
#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR
__interrupt void Timer0_A0_ISR(void)
{
    P1OUT ^= BIT0; // 빨간 LED 토글
    P9OUT ^= BIT7; // 녹색 LED 토글
}

6. MSP430 기본 코드 작성 시 필수 항목

Watchdog Timer 비활성화

기본적으로 WDT는 동작 상태라서 코드가 멈추면 리셋을 걸어버립니다.
실습/테스트용 기본 코드에서는 보통 꺼줍니다.

WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // WDT 비활성화

GPIO 미사용 포트 초기화

사용하지 않는 포트는 출력(Output) + Low로 설정해야 불필요한 전류 소모 방지.
모든 포트를 초기화한 뒤, 필요한 핀만 다시 설정하는 습관이 좋습니다.

P1OUT = 0; P1DIR = 0xFF;
P2OUT = 0; P2DIR = 0xFF;
...
PEOUT = 0; PEDIR = 0xFF;
PJOUT = 0; PJDIR = 0xFF;

LPM5 잠금 해제

FR 시리즈(MSP430FRxxxx)는 전원이 켜지면 기본적으로 GPIO가 High-Z(잠금) 상태.
반드시 아래 코드로 잠금 해제해야 핀 동작 가능.

PM5CTL0 &= ~LOCKLPM5;   // GPIO 활성화

클럭 설정 (필요 시)

기본 클럭은 보통 DCO(약 1MHz).
더 정확한 딜레이나 Timer 동작이 필요하면 클럭을 원하는 주파수로 설정.

CSCTL0_H = CSKEY >> 8;            // CS 레지스터 Unlock
CSCTL1 = DCOFSEL_3 | DCORSEL;     // 예: DCO = 8MHz
CSCTL2 = SELA__VLOCLK | SELS__DCOCLK | SELM__DCOCLK; 
CSCTL3 = DIVA__1 | DIVS__1 | DIVM__1;
CSCTL0_H = 0;                     // CS 레지스터 Lock

저전력 모드(LPM) 활용

MSP430의 강점은 초저전력 → 메인 루프에서는 대기 모드 진입.
이벤트(인터럽트) 발생 시만 깨어나도록 설계.

__bis_SR_register(LPM3_bits | GIE);   // LPM3 진입 + 인터럽트 허용

Timer/인터럽트 기반 동작

__delay_cycles()는 CPU가 계속 동작 → 비효율적.
Timer를 이용한 인터럽트 기반 설계가 기본.

7. 문제 해결

USB 연결 문제:
- 디바이스 매니저에서 "MSP Debug Interface"가 표시되지 않으면 USB 케이블을 확인하거나 CCS를 재설치합니다.
빌드 에러:
- 프로젝트 속성에서 올바른 디바이스(MSP430FR6989)와 컴파일러가 선택되었는지 확인합니다.
- MSP430Ware 라이브러리 경로가 올바르게 설정되었는지 확인합니다.
LED가 동작하지 않음:
- 코드에서 P1.0과 P9.7이 올바르게 설정되었는지 확인합니다.
- LaunchPad의 점퍼 설정이 올바른지 확인합니다 (특히 LED 관련 점퍼).

8. 참고 자료

MSP430FR6989 데이터시트: slas789c
MSP430FR6989 LaunchPad 사용자 가이드: slau627a
Texas Instruments Resource Explorer (CCS 내에서 접근 가능)

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회로 설계자의 노트