MSP430系列超低功耗單片機(jī)及應(yīng)用
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單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，對(duì)處理器的綜合性能要求也越來(lái)越高?？v觀單片機(jī)的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場(chǎng)越來(lái)越細(xì)化，充分突出以“單片”解決問(wèn)題。單片機(jī)系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1)以電池供電的應(yīng)用越來(lái)越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用紐扣電池供電，如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、手持式儀表、玩具等。這就要求系統(tǒng)功耗盡可能低。
2)隨著應(yīng)用的復(fù)雜度的提高，對(duì)處理器的功能和性能要求不斷提高，既要外設(shè)豐富、功能靈活，又要有一定的運(yùn)算能力，能做一些實(shí)時(shí)算法，而不僅僅做簡(jiǎn)單的控制。
3)產(chǎn)品更新速度快，開(kāi)發(fā)時(shí)間短，希望開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)單、廉價(jià)、功能完善。特別是仿真工具要有延續(xù)性，能適應(yīng)多種MCU，以免重復(fù)投資，增加開(kāi)發(fā)投入。
4)產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可靠性高，既能加密保護(hù)，又能方便升級(jí)。
本文介紹一種迎合這種趨勢(shì)的超低功耗單片機(jī)，即MSP430系列單片機(jī)，它代表了未來(lái)單片機(jī)的一種發(fā)展方向。
l MSP430單片機(jī)
美國(guó)德州儀器公司(TI)推出的MSP430系列超低功耗16位混合信號(hào)處理器(Mixed Signal Processor)，集多種領(lǐng)先技術(shù)于一體，以16位RISI處理器、超低功耗、高性能模擬技術(shù)及豐富的片內(nèi)外設(shè)、JTAG仿真調(diào)試定義了新一代單片機(jī)的概念，產(chǎn)品線也非常完整，給人耳目一新的感覺(jué)。加之TI公司優(yōu)良的服務(wù)，充分體現(xiàn)了世界級(jí)著名IC廠商的實(shí)力和綜合優(yōu)勢(shì)。如圖1所示為MSP430內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
1．1 超低功耗
在超低功耗方面，其處理器功耗(1．8～3．6V，O．1μA／Powei～down，O．8μA／Standby，250μA／MIPS)和口線輸入漏電流(最大50nA)在業(yè)界都是最低的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他系列產(chǎn)品。
1．2 運(yùn)算性能強(qiáng)大
在運(yùn)算性能上，其16位RISC結(jié)構(gòu)，使MSP430單片機(jī)在16MHz晶振工作頻率時(shí)，指令速度可達(dá)16MIPS(注意：同樣16MIPS的指令速度，在運(yùn)算性能上16位處理器比8位處理器高遠(yuǎn)不止2倍)。不久還將推出25―30MIPS的產(chǎn)品。同時(shí)，MSP430單片機(jī)中采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、硬件乘一加(積之和)功能、DMA等一系列先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了它的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力，可以有效地實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)處理的算法(如FFT、DTMF等)。
1．3 開(kāi)發(fā)工具方便先進(jìn)
在開(kāi)發(fā)工具上，MSP430系列單片機(jī)支持先進(jìn)的JTAG調(diào)試，簡(jiǎn)單的硬件仿真工具只是一個(gè)并口轉(zhuǎn)換器，一般個(gè)人都可以自己制作，而且適用于所有MSP430系列單片機(jī)，既便于推廣，又大大降低了用戶(hù)的開(kāi)發(fā)投入。其軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境EW430由著名的IAR公司提供，其最新版本已比較完善。
1．4 系統(tǒng)整合豐富實(shí)用
在系統(tǒng)整合方面，MSP430系列單片機(jī)結(jié)合TI公司獨(dú)到的高性能模擬技術(shù)，根據(jù)其不同產(chǎn)品，集成了多種功能模塊，包括定時(shí)器、模擬比較器、多功能串行接口(SPI／I2C／UART)、I／O端口(P0一P6)、DMA控制器、多達(dá)120KB的Flash和10KB的RAM、SVS，以及豐富的中斷功能。用戶(hù)可以根據(jù)應(yīng)用需求，選擇合適的MSP430系列產(chǎn)品。另外，大部分MSP430系列單片機(jī)采用Flash技術(shù)，支持在線編程，并有保密熔絲。其B00TSTRAP技術(shù)為系統(tǒng)軟件的升級(jí)提供了又一種方便的手段，BOOTSTRAP有32個(gè)字節(jié)的口令字，具有很高的保密性。MSP430系列單片機(jī)均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，可靠性高，可用于各種民用、工業(yè)產(chǎn)品。
2 MSP430系列單片機(jī)在測(cè)控方面的典型應(yīng)用
MSP430系列單片機(jī)以其卓越的性能和較高的性?xún)r(jià)比，使其在許多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，通過(guò)選擇選型，可以廣泛用于便攜式智能檢測(cè)控制儀器的開(kāi)發(fā)、各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、各種智能控制儀表、醫(yī)療儀器的開(kāi)發(fā)、各種節(jié)能裝置的開(kāi)發(fā)等。其也可以應(yīng)用于產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件，以使產(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化。MSP430系列超低功耗單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，其主要的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面。
評(píng)論