Семейство микроконтроллеров MSP430 Texas Instruments

Возрастающий спрос на продукцию с автономным (батарейным) питанием вызвал необходимость создания микроконтроллеров с низким и сверхнизким энергопотреблением. Компания Texas Instruments разработала и серийно выпускает семейство микроконтроллеров MSP430, которое удовлетворит требования самого взыскательного разработчика устройств на микроконтроллерах. Применяя микроконтроллеры MSP430, разработчики получают мощный инструмент для работы с аналоговыми и цифровыми сигналами при сверхнизком потреблении энергии батареи. Энергии литиевой батареи достаточно для питания прибора в течение 5 лет. Краткие технические характеристики микроконтроллеров семейства MSP430 показаны в таблице 1.

Микроконтроллеры MSP430 - это 16-разрядные микроконтроллеры RISC-архитектуры, с развитой периферией и сверхнизким энергопотреблением.

Таблица 1

Name RAM FLASH I/O USART CapCom ADC LCD Feature Case
MSP430F1101A 128 1K 14   3 slope     SOP20
MSP430F1111A 128 2K 14   3 slope     SOP20
MSP430F1121A 256 4K 14   3 slope     SOP20
MSP430F1122 256 4K 14   3 ADC10     SOP20
MSP430F1132 256 8K 14   3 ADC10     SOP20
MSP430F122 256 4K 22 1 3 slope     SOP28
MSP430F123 256 8K 22 1 3 slope     SOP28
MSP430F1222 256 4K 22 1 3 ADC10     SOP28
MSP430F1232 256 8K 22 1 3 ADC10     SOP28
MSP430F133 256 8K 48 1 3 ADC12     QFP64
MSP430F135 512 16K 48 1 3 ADC12     QFP64
MSP430C1331 256 8K 48 1 3 slope     QFP64
MSP430C1351 512 16K 48 1 3 slope     QFP64
MSP430F147 1K 32K 48 2 3+7 ADC12     QFP64
MSP430F148 2K 48K 48 2 3+7 ADC12     QFP64
MSP430F149 2K 60K 48 2 3+7 ADC12   MUX QFP64
MSP430F155 512 16K 48 1 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA QFP64
MSP430F156 1K 24K 48 1 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA QFP64
MSP430F157 1K 32K 48 1 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA QFP64
MSP430F167 1K 32K 48 2 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA, MUX QFP64
MSP430F168 2K 48K 48 2 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA, MUX QFP64
MSP430F169 2K 60K 48 2 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA, MUX QFP64
MSP430F1610 5K 32K 48 2 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA, MUX QFP64
MSP430F1611 10K 48K 48 2 3+7 ADC12   Dual DAC, I2C, BOR, DMA, MUX QFP64
MSP430F412 256 4K 48   3 slope 96 BOR QFP64
MSP430F413 256 8K 48   3 slope 96 BOR QFP64
MSP430F435 512 16K 48 1 3+3 ADC12 160 BOR QFP100
MSP430F436 1K 24K 48 1 3+3 ADC12 160 BOR QFP100
MSP430F437 1K 32K 48 1 3+3 ADC12 160 BOR QFP100
MSP430F447 1K 32K 48 2 3+7 ADC12 160 BOR, MUX QFP100
MSP430F448 2K 48K 48 2 3+7 ADC12 160 BOR, MUX QFP100
MSP430F449 2K 60K 48 2 3+7 ADC12 160 BOR, MUX QFP100
MSP430FW423 256 8K+256 48 2 3+7 Comp. 96 BOR, MUX QFP64
MSP430FW423 512 16K+256 48 2 3+7 Comp. 96 BOR, MUX QFP64
MSP430FW423 1K 32K+256 48 2 3+7 Comp. 96 BOR, MUX QFP64
  • Power 1.6uA at 4kHz, 2.2V; 200 uA at 1 MHz, 2.2V
  • Each unit include watchdog
  • Standby mode - 0.1uA
  • ADC10 - 10 bit + DMA
  • ADC12 - 8channels x 12bit + internal Vref
  • MUX - hardware multiplier
  • BOR - brownout reset
  • SVS - program voltage supply supervizo

Есть несколько особенностей отличающих микроконтроллеры MSP430 от других микроконтроллеров:

RISC-архитектура

RISC(Reduced Instruction Set Computer) - архитектура процессора с сокращенным набором команд. Наиболее важные отличительные особенности RISC архитектуры: архитектура регистр-регистр, простые способы адресации, простые команды и большой регистровый файл. Микроконтроллер MSP430 имеет 27 основных инструкций и 24 дополнительных инструкции, что значительно упрощает процесс генерации команд. Отсутствуют специальные команды обращения к аккумулятору, памяти или к периферийным устройствам. Это существенно повышает эффективность работы процессора. Ядро процессора - 16-битовое RISC ALU и шестнадцать 16-битовых регистров. Четыре регистра выполняют функции программного счетчика (PC), регистра статуса (SR), указателя стека (SP) и регистра констант (CG). Остальные двенадцать 16-битовых регистра - полностью в распоряжении пользователя. Регистры общего назначения используются для хранения переменных, указателей и для операций с данными. Процессор обращается к этим регистрам непосредственно, что содействует высокой эффективности работы микроконтроллера MSP430. Время выполнения команд 1-4 машинных цикла (1-4 mkS).

Режимы энергосбережения

Для эффективного использования энергии батареи семейство микроконтроллеров MSP430 использует пять режимов энергосбережения: LPM0, LPM1, LPM2, LPM3 и LMP4. На рисунке 2 показаны три основных режима энергосбережения LPM из пяти(Low Power Mode).

Режимы энергосбережения микроконтроллеров Texas Instruments

Рис.2

Ток, потребляемый микроконтроллером MSP430, в нормальном (рабочем) режиме составляет 250 - 400 mkA. Процессор (CPU) и все встроенные периферийные устройства работают в обычном режиме. Основная особенность семейства микроконтроллеров MSP430 заключается в том, что периферия ( модуль ЖКИ, АЦП, таймеры, порты I/O ) может работать автономно, т.е. независимо от процессора. Поэтому, если в течение некоторого промежутка времени CPU не используется, его выключают командой "CPU Off". Потребляемый от батареи ток снижается до 30 mkA (режим LPM0). Допустим, что отпала необходимость в системной частоте (MCLK), которая используется для CPU, АЦП и таймеров. Включаем режим LPM3 - ток, потребляемый от батареи, снижается до 0,8 mkA. Возврат из энергосберегающих режимов LPM0-LPM3 в рабочий режим происходит по внутреннему прерыванию, которое генерируют периферийные модули. Возврат из режима LPM4 (все выключено) возможен только по внешнему прерыванию. Режимы управления потребляемой мощностью переключаются программно. Переходы из любого режима энергосбережения (LPM0-4) в рабочий режим происходят за 6 mkS. Развитая система прерываний ( 15 векторов ) позволяет оперативно управлять работой микроконтроллера, минимизируя время "холостой" работы CPU. Все периферийные устройства имеют индивидуальные вектора прерывания.

Системный генератор

Еще одна особенность, присущая семейству микроконтроллеров MSP430, это генератор с цифровым контролем (DCO). Для работы микроконтроллера достаточно внешнего кварцевого резонатора с частотой резонанса 32 kHz ( частота ACLK ). Генератор DCO формирует системную частоту MCLK, умножая частоту ACLK на множитель из ряда 1,2,3...32. Значение множителя задается программно, при этом частота MCLK принимает значения от 32 kHz до 1 MHz. Системная частота MCLK необходима для CPU, АЦП и таймеров. Программист должен сам выбрать значение MCLK, руководствуясь оптимальным соотношением производительности микроконтроллера и энергосбережения.

Библиотека FPP ( Floating Point Package )

Это приятное дополнение к программному обеспечению микроконтроллеров семейства MSP430 - библиотека математики с плавающей точкой. Библиотека FPP подключается к рабочей программе, занимая в программной памяти 1 килобайт. Библиотека работает с числами в диапазоне от -1.099.1012 до +1.099.1012 . При помощи библиотеки можно выполнять операции сложения, вычитания, умножения, деления, вычисления квадратного корня, вычисления тригонометрических функций и операции сравнения чисел. В состав библиотеки входят конвертеры, преобразующие числа в формат float и обратно. Разработчик получает возможность производить сложные вычисления с большой точностью.

Отладочные средства

Компания Texas Instrument сопровождает все микроконтроллеры семейства MSP430 отладочными устройствами. Эти устройства значительно ускоряют процесс адаптации разработчика к новому для него семейству микроконтроллеров. В таблице 2 показана сводная таблица отладочных устройств, выпускаемых компанией Texas Instruments.

Таблица 2

Микроконтроллер Симулятор Программатор Набор
MSP430P112 KickStart MSP-PRGS430 MSP-EVK430S110
MSP430F11x1 KickStart MSP-PRGS430 MSP-FET430x110
MSP430F13x KickStart MSP-PRGS430 MSP-FET430P140
MSP430F14x KickStart MSP-PRGS430 MSP-FET430P140
MSP430P315 KickStart MSP-PRGS430 MSP-EVK430S330
MSP430P325 KickStart MSP-PRGS430 MSP-EVK430S320
MSP430P337 KickStart MSP-PRGS430 MSP-EVK430S330

Как видно из таблицы, каждой серии микроконтроллеров семейства MSP430 соответствует свой отладочный набор. Микроконтроллеры серии MSP430Pxxx имеют однократно программируемую программную память. Для отработки программного обеспечения необходимо иметь отладочный кристалл серии PMS430Exxx, в котором программная память типа EPROM, т.е. многократно программируемая. В микроконтроллерах серии MSP430Fxxx программная память типа FLASH, поэтому отладочный кристалл для этой серии не нужен. В состав каждого отладочного набора входят: полноценная документация, программное обеспечение, программатор, макетная печатная плата, один или два микроконтроллера ( в зависимости от серии микроконтроллера).

 

 

 

 
 
Hosted by uCoz