MSP430

TI在MCU领域的贡献卓著

1975年,美国德州仪器公司(TI)首次推出型号为TMS-1000的4位单片机(MCU),被视为MCU正式诞生的标志,也是TI在MCU发展史上的首次重大贡献。Intel相继推出基于MCS-48的8位MCU,并在不久后升级到当时的高档MCU--- MCS-51,也是大名鼎鼎的”51单片机”的鼻祖。铸就了第一代MCU的经典架构“51架构”,并一直延续至今。历史的车轮滚滚向前,MCU的发展伴随着应用的驱动也在不断演变,20世纪90年代,MCU进入了百家争鸣的以架构进行差异化的第二代,典型代表包括TI的MSP430,Atmel的AVR,Microchip的PIC,Motorola的M68等优秀架构。MSP430于1996年推出,采用了16位精简指令集(RISC)架构,在当时来说,具有处理能力强,运算快,超低功耗,集成度高以及开发环境方便等众多优点。是第二代MCU的杰出代表,同时也是TI在MCU发展史上的又一重大贡献。不久,MSP430产品正式进入中国市场。得益于其自身的产品优势以及当时非常得力的本地合作伙伴利尔达不遗余力的通过生态建设大力拓展中国市场,发展极为迅速。包括非常成功的大学计划,提供物美价廉的各类开发板,提供垂直解决方案等各种生态建设将MSP430带入了各种应用场景和市场。MSP430的生态建设方法论,即便是对于当下的中国MCU产业来说也有着很强的学习和借鉴意义,对于中国市场来说是又一大贡献。

“致敬

MSP430中国研发团队的起落

TI的MSP430中国团队正式成立于2010年,彼时恰逢中美关系回暖向好,中国市场显现蓬勃生机和巨大潜力,中国芯片行业人力成本相对低廉的好时机。产品线定位的起点是开发贴近中国市场的MSP430 Portfolio延展产品。“为了能快速组建核心团队,以应对快速发展中的中国市场,彼时的MSP430中国团队不遗余力的从各大主流厂商物色MCU精英人选”,泰矽微合伙人&运营副总林媛介绍说“我就是那个时候选择从Atmel离开,作为创始成员加入MSP430中国团队的,这一做就是10年”。整条线在一年内陆续配齐Design,Engineering, System, Marketing, Apps, PM等全职能部门。2011年的MSP430中国团队就像是眼下遍地开花的各种芯片初创团队一样,面临从个位数员工开始逐步发展,融合了几乎所有国际主流MCU厂商的能力和经验,用二十多个人的精英配置在2011年底成功流片了团队在中国研发的第一个项目,向BU和高层证明了团队的实力。接下来的三五年整条线的发展就如同开了挂似的突飞猛进的发展,不断的用卓越的执行力和优秀的产品输出能力刷新了公司上上下下对于中国这支本地化MSP430团队的认知。借着紧贴市场的东风,在大的Differentiation Strategy下,玩的风生水起,差异化的产品定位,加上因执行力和人力成本差异带来的ROI优势,最终成功的把MSP430的所有新项目开发全部移到中国。随着时间的推移,团队基于原已清晰完整的组织配置,在人数和规模上进一步扩张。这支团队的成功充分说明中国的MCU团队完全有能力打造具有国际一流水准的MCU芯片。“MSP430中国团队培养了一批具有绝对战斗力的本土MCU精英,是国内为数不多的具有高端MCU产品完整开发能力的团队”,林媛介绍道,“绝大部分真正攻坚克难的核心成员已分布于国内各个芯片设计公司,包括我们正在泰矽微一同打造高端MCU产品的一支成建制的团队”。真刀真枪干,出钱出力又出技术,对于中国的MCU产业来说,这是TI的又一贡献。当然,TI在中国市场的收获也很显著。

“致敬

但,任何的商业行为和策略都是一个基于自身利益和商业环境变化,持续性的动态调整的过程,过度解读和极端思考对于分析和洞察无益,客观分析则更有利于产业发展。

纵观当下的宏观环境,首先,国内,尤其是上海,所有半导体类人才的成本显著上升,比对印度,甚至台湾,人力成本差距无可比拟。而与之相对应的是行业内招聘难度大,员工离职率高。其次,当下的MCU处于第三代发展过程中,无论从生态还是应用角度看,以arm为代表的32位机已然成为主流。第二代MCU的经典内核绝大部分依然尚存,但切换至32位内核的趋势不可逆转,通用MCU在ARM内核上的同质化已成为现实,厂商间的竞争更多来自于生态方面,本地差异化策略对研发贴近市场的需求已不再强烈。而一次性成本投入相对低廉已然变成成本高起,执行力卓越也因各种原因变得不那么明显,此时变局已生。加之国际形势变化,中国半导体产业逆周期成长,更加加剧了变局的速度。从底层商业逻辑的角度来看,调整中国研发团队向印度迁移是非常合理且正常的商业行为。同时这并不意味着TI在MCU方向的战略撤退,恰恰相反,是他们MCU产品线战略和产品双双升级的起点。

“中国市场依旧是TI追逐的最重要的市场之一,作为国内MCU厂商,对于这次TI MCU研发团队的调整应该引起足够重视,可能会迎来更大的竞争” 林媛介绍说”作为一家平台级芯片企业,TI的产品线极其丰富,MCU加器件的”捆绑式”销售优势明显,这是我们国内厂商应该学习和借鉴的。”

MCU的本地化崛起机遇

无独有偶,2016年前后Atmel因为包括被收购在内的各种原因裁撤了几乎所有的上海研发团队,我们看到包括Atmel,TI等在内的多家MCU国际大厂纷纷选择放弃国内的研发团队,一方面是大厂的战略选择(主动或被动),同时也为国内MCU厂商正在本土角逐中继续稳步前行,开疆拓土提供了有利条件。资金,人才和市场机遇的三重优势加持下,国产MCU必会迎来黄金发展期。“不过要想取得真正的突破并非易事,需要足够的耐心,长期投入的决心以及合理的产品规划与布局,MCU产品分布和覆盖范围实在太广了,需要高筑墙,广积粮,做好十年以上持续投入和布局的准备”,泰矽微创始人熊海峰如是说,“这也是国产MCU发展的黄金十年”

“致敬

创立于2019年的泰矽微电子就是这波MCU国产化浪潮中崛起的典型代表,得益于Atmel和TI研发团队的变动,这家创立仅两年多的芯片厂商拥有来自于包括Atmel和TI在内的多个成建制MCU顶尖团队的核心成员,在快速融合后已完成6颗MCU芯片的研发,多款已进入量产。不到三年时间,泰矽微的累计融资已超4亿元,其中不乏多个知名顶级投资机构和上市公司的身影,致力于以差异化“MCU+”芯片为突破口,弥补市场空白、打造中国本土高端MCU平台型企业。自TI推出全球首款MCU至今的近50年以来,通用MCU虽然也在不断演化升级,但依然难以满足日益多样化的泛物联网时代新的应用需求。而“MCU+”正是为满足这类应用而提出的一种新的产品思路。通过将MCU与信号链、电源管理、射频、算法等融合,针对于某些垂直应用,让单颗MCU+芯片具备多颗芯片的特定性能,不仅能满足垂直市场的客户需求,也填补了国内高端MCU的市场空白。

泰矽微的产品线覆盖消费、工业、医疗及汽车等多个领域,目前旗下已有多个系列产品量产、积累了300多个核心IP、数十项项核心发明专利、多个重要业内奖项,并拿下多个各行业头部厂商合作订单。创立未及3年,这个初创型芯片企业已结出累累硕果。

“致敬

其中,车规级芯片是泰矽微“MCU+”的重要研发方向。目前国内的车规级芯片高度依赖进口,疫情带来的停产、物流中断,以及中间商囤货涨价等问题,让汽车行业“缺芯潮”成为全球性问题。为弥补国内市场空白,助力解决车规级芯片供货问题,泰矽微在2020年布局了车规人机交互触控芯片,并已取得AEC-Q100车规认证进入量产状态,该芯片已与多家主流车企和Tier1厂商达成项目合作。该类车规芯片目前仅有两家国际厂商拥有成熟的芯片产品及方案,国内车企处于严重缺货状态,且被供应商频频加价。泰矽微该款芯片的国产化量产不仅能助力缓解国内汽车市场“缺芯”的燃眉之急,同时也将助推泰矽微向车规级芯片供应商迈出坚实的一步。

“致敬

“中国市场依旧是各大国际大厂追逐的焦点和重心,国内芯片厂商应该学习TI尊重商业规律,注重market driven,对高性能高质量保有敬畏心,及时调整策略,找到自己的合适定位,不断提升执行力,我想这是TI MSP430中国研发团队留给大家最宝贵的财富。作为团队初创成员之一,感恩过去十年半导体黄埔军校教授的一切,也感恩在高手如林的团队中跟大家共同拼搏努力的每一个瞬间!下个十年共同塑造和成就中国半导体的辉煌,共同发力国产MCU的崛起”林媛最后总结道。

关于泰矽微

上海泰矽微电子有限公司2019年成立于上海张江,是一家中国领先的高性能专用MCU芯片供应商。公司专注于物联网应用相关的各类芯片的研发,已获得多个知名投资机构的大力扶持与投资。公司聚集了一批顶尖的半导体专家,致力于发展成为平台型芯片企业。团队具有各类系统级复杂芯片的研发能力,所开发的芯片累计出货达数十亿颗。公司已在信号链、电源及射频等方向积累了大量的MCU芯片方案,可覆盖消费类,工控及汽车等应用领域。差异化的芯片产品在树立行业标杆的同时,也将为更多物联网企业赋能,更好服务于客户需求。

来源:泰矽微
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围观 155

脉搏血氧计为非侵入式,只需夹在手指上,通过测量含氧或缺氧血液对红外线和红光的吸收情况的变化来监测人的心率和血氧饱和度 (SpO2)。正常情况下,健康人的血氧饱和度在 95% 到 100% 之间。使用类似图 1 所示的脉搏血氧计测量血氧饱和度可以帮助患者:

  • 了解药物的效用

  • 确定他们能否提高活动水平。

  • 确定呼吸机是否必要或正在运行。

  • 监测睡眠呼吸暂停症状发作情况。

有些人患有心力衰竭或哮喘之类影响血氧水平的疾病,也可以使用脉搏血氧计。

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图 1:夹指脉搏血氧计

通常,光电二极管测量通过手指的红外线和红光。光电二极管传感器发出的信号包含一个大的直流分量和一个小的交流分量(交流大约是直流的 0.4% 到 10%),如图 2 所示。大的直流分量是由于身体组织中含氧量较低的部位的吸收作用和散射光导致的。小的交流分量由动脉等含氧部位的光调制以及 50/60Hz 下的环境光噪声组成。交流和直流分量对于 SpO2 的计算都是必要的。为达到精度要求,需要设计一个信号调节电路来放大交流分量,增加分辨率,抵消直流分量和环境光。但是,信号水平因患者的健康状况以及手指的位置和厚度而异。为了避免信号饱和,需要根据信号的范围动态调整放大器的增益。

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图 2:具有大直流分量和小交流分量的光体积描记信号

TI 有一个基于 MSP430FR2355 微控制器 (MCU) 及其内置智能模拟组合 (SAC) 的单芯片脉搏血氧计解决方案。作为 MSP430FR2355 的一种特色外设,SAC 可使用软件配置,让您能够调节输入或输出路径中的模拟信号。 SAC 模式如图 3 所示。

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图 3:使用 SAC 模式的系统方框图

MSP430FR2355 作为系统中的主机 MCU,可提供真正的单芯片解决方案,有效消除了对外部放大器和数模转换器 (DAC) 的需求并降低了系统的复杂性和成本。另外,您可以将每个 SAC 模块配置为运算放大器、可编程增益放大器或 12 位 DAC。使用 MSP430FR2355 MCU 的脉搏血氧计的系统方框图如图 4 所示。

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图 4:脉搏血氧计系统方框图示例

图 4 中的脉搏血氧计解决方案示例展示了四个 SAC 模块:

  • 两个 SAC 模块是 12 位分辨率的 DAC,用于驱动电流可调且稳定的红外和红色 LED。

  • 一个 SAC 模块是跨阻放大器,使用 50pA 的输入偏置电流测量光电二极管电流。

  • 一个 SAC 模块是 PGA,与作为直流补偿和交流放大器的 DAC 配合可实现 32 倍增益。

除了内置的智能模拟组合,低至 42nA 的待机电流、小封装、存储器配置和通信接口都非常适合低成本的脉搏血氧计设计。

图 5 列出了详细的 MSP430FR2355 MCU 片上模拟和数字特性。

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图5:MSP430FR2355 片上特性

结语

MSP430FR2355 是一个超低功耗、低成本的 16 位精简指令集计算机 MCU,并有许多模拟信号链外设。四个智能模拟组合有效消除了对外部放大器和数模转换器 (DAC) 的需求,从而降低了系统的复杂性和成本。低功耗的 VQFN32(4mm x 4mm 32 引脚)封装非常适合脉搏血氧计这样的便携式设备。MSP430 MCU 以及在线软件 (https://www.ti.com.cn/tool/cn/MSPWARE) 和硬件资源可帮助您快速设计脉搏血氧计。

其他资源

关于德州仪器(TI)

德州仪器(TI)(纳斯达克股票代码:TXN)是一家全球性的半导体公司,致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片,用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,创造一个更美好的世界。如今,每一代创新都建立在上一代创新的基础之上,使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠,从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用,这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。 欲了解更多信息,请访问公司网站www.ti.com.cn

围观 24

楼宇自动化系统具备多种功能,可在工业和商业环境中提升工作者的舒适度和安全性。通过创新微控制器 (MCU) 技术,这些功能可以变得更加智能和经济。为设计出更出色的楼宇自动化解决方案,应选择合适的元件来实现这些应用的不同功能。使用专用 MCU 可以使系统在工作环境中检测、感应和控制多种参数,从而增加设计的灵活性。

精确检测和感应运动:PIR解决方案

被动红外或热释电红外 (PIR) 传感器常用于安防系统和运动检测应用。您可以选择多种不同的技术将 PIR 解决方案融入运动检测系统中,用于检测传感器前方是否有“热”物体或人员经过。PIR 传感器在任何情况下都需要低功耗、小元件、低噪声以及高精度传感,从而准确探测物体或人的红外辐射。

运动感应器通常使用模拟带通滤波器,尽管这类滤波器的设计较为复杂。分立式模拟方法易受噪声影响(通过电容器),可能产生影响运动检测的低频噪声。相比之下,MSP430FR2355 等微控制器中集成的智能模拟组合可以提供 PIR 传感器的整个信号链,并且可以通过软件配置来调节灵敏度和检测范围,提供数字反馈环路,并优化传感器的低功耗性能。基于 MSP430 MCU 的 PIR 传感器具备诸多优势,详见图 1。

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图 1:模拟 PIR & MSP430 信号调节技术的优势

数字模拟和数字 PIR 解决方案都无法轻松适应变化的范围、目标速度、环境温度和照明条件。TI 的测试结果表明,使用 MSP430 MCU 设计的 PIR 运动感应器能够在没有模拟和数字信号处理的情况下检测到 36 英尺(11 米)外的运动。

具有集成信号链的数字 PIR 解决方案设计简单,但成本可能更高。MSP430 MCU 将信号链集成到 MCU 中,通过利用 MCU 的低功耗模式最大限度地延长电池寿命,实现低噪声、低功耗 (≅6uA) 和高性能信号链,并将其应用于运动检测中。与类似的数字 PIR 解决方案相比,使用更少的元件可以使印刷电路板变得更小,布局变得更简单进而可以节省高达 20% 的物料清单成本。

电机控制:相机电机模块

包含互联网协议和视频会议摄像头在内的自动化安全应用需要自动控制倾斜、聚焦和光圈。这些摄像头通过电动或手动控制模块来平移、倾斜和调节镜头焦距。电机模块由外部电源单元供电,且该单元内的微控制器必须与电机驱动器通信以产生全面运行所需的控制信号。

图 2 中的电机控制设计采用了专用 MSP430FR2155 MCU 和两个 DRV8428 步进电机驱动器。MSP430 MCU 可控制多种电机内部功能,包括:

  • 电机转速

  • 旋转方向

  • 直流电机的电压输出

  • 采用通用异步接收器/发送器的步进电机位置

  • 在系统不运行时降低功耗

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图 2:采用 MSP430 MCU 和 DRV8428 电机驱动器的电机模块方框图

两个 DRV8428 步进电机驱动器通过精密的细分驱动器(1/256 微步进)和电流可调节功能实现焦距和倾斜控制,其作用等同于直流电机。另一个 DRV8837C 有刷直流电机驱动器用于控制光圈,可保护系统免受短路、欠压和温度过热的影响。该解决方案可提供多种模式,实现超平滑和稳定的运动曲线。

结语

通过 MSP430 MCU 进行高精度检测、感应和控制可以优化楼宇自动化性能并提高效率。您可以深入阅读我们的应用报告,然后使用我们的 LaunchPad 开发套件进行评估。

来源:德州仪器
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围观 13

让我们试想一下一种可以减少模拟组件数量并缩小电路板尺寸的设计。使用这种设计,您可以针对特定应用定制功能,并针对性能、功耗、尺寸和成本进行优化。现在,一个简单的MSP430 MCU就可以满足上述所有功能。让我们看一下MSP430 MCU在各种设计中可能会有怎样的新应用。

丰富的模拟功能

您可以使用MSP430 MCU分流许多重要的系统级功能并降低设计复杂性。将MSP430 MCU用作内务处理型(或辅助)MCU意味着它可以处理多种系统级功能,例如输入/输出扩展、模数转换器 (ADC) 和LED控制,这可以减少布板空间和设计成本。

低功耗楼宇自动化传感器设计

使用MSP430 MCU可以完成较小的印刷电路板布局布线、可扩展的范围感应和低噪声的高效分辨率采样。因此很适合各种楼宇自动化应用,例如热释电红外传感器 (PIR)、烟雾探测器(如图 1 所示)和恒温器。

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图 1:MSP430 MCU可在低功耗楼宇自动化应用中实现感应功能

市场上有多种类型的传感器,例如电化学传感器(氧气、二氧化碳和一氧化碳),它们需要不同的信号集成类型。MSP430 MCU的超低功耗特点可以延长这些系统的电池续航时间。MSP430还具有集成的可编程增益放大器 (PGA) 及用于气体检测器的多路接口。此外,MSP430 MCU还配套了一个图形用户界面 (GUI),您可以在其中配置并连接比较器、PGA和ADC,以方便快速评估。

电容式触控技术让您的设计更智能

从电梯间的按钮到车载娱乐系统中的音量控制,再到智能家居的中心显示器,越来越多的客户需要快速地响应触控姿势。图 2是汽车触控屏的示例。这些应用都采用了电容式触控技术。电容式触控技术具有较低的功耗以及良好的电磁兼容性和抗噪性,可以满足这些应用的要求。

MSP430 MCU提供了一个易于使用的生态系统使电容式触控解决方案的设计变得简单,该生态系统包括评估模块、软件和具有代码生成功能的GUI,可以在原型机到量产的整个设计过程中提供帮助。

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图 2:汽车触控屏的示例

深入了解使用超声波感应技术的流量计

您的系统是否需要可以测量液体或气体流速或检测物体的器件?超声波感应MCU可实现水和气体流量测量,或者使用超声波技术检测房间内的物体。MSP430 MCU具有独特的波形捕获技术,采用高速ADC和互相关方法,能够以较低功耗实现高精度测量。借助我们的 MSP Academy,构建您的下一个水流量测量系统、咖啡机或通风机;MSP Academy可使您更好地理解超声波感应技术,并帮助您在一个小时内搭建测试评估环境。

创造可靠的低功耗电源管理设计

电动自行车、电池报和电动工具需要高度可靠的电池管理解决方案,以确保更长的电池寿命。MSP430 MCU可以用作与电池监测器通信的主控制器。

结束语

从数字外设(例如具有捕获和比较功能的16位计时器、通用异步收发器、串行外设接口和 I2C)到模拟外设(例如10至12位连续逼近型寄存器ADC)、数模转换器、运算放大器和LCD,MSP430 MCU系列提供了广泛且低价的产品组合,可帮助解决当今日益增长的多样化MCU设计挑战。

借助MSP430 MCU丰富的生态系统,无论遇到什么应用,都可以轻松评估MSP430 MCU并加速完成每个模块的设计。

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围观 32

我们一直在通过减少元器件的数量和节约印刷电路板的尺寸来追求系统设计的最优化。

增添小型、低成本的微控制器(MCU)以实现简单的辅助处理功能,可以对许多电路的设计产生助益。该通用MCU并非系统中主要的处理器,但它可处理一些必不可少的系统级功能,如LED控制或输入/输出扩展。本文中,我将说明如何在系统中集成多功能通用处理MCU来缩减物料清单(BOM)成本,节省电路板空间,并最大程度地简化设计。

例如,假如您要创建一个具有以下功能的新设计:

  • LED控制
  • I/O扩展
  • 带电可擦可编程存储器(EEPROM)
  • 外部看门狗时钟

您可使用分立元器件来实现所有功能。也可以考虑在通用MCU上执行软件实现同样的功能,以降低复杂性并减小电路板的尺寸,如图1所示。

“图1:在单个通用MSP430
图1:在单个通用MSP430 MCU上实现软件中多个分立元器件的功能

另一个值得考虑的设计方面的挑战——也许是一个最为重要的挑战——就是符合您的设计预算要求。

例如,如果采用分立元器件方法实现这些功能,您可预估大致的物料清单成本。举例来说,具备包括LED控制、五通道I/O扩展器、串行EEPROM和外部看门狗时钟等功能的多个分立元器件方案总计将花费约0.97美元。与此相比,8-KB MSP430 MCU的当前网络价格不到0.25美元。这可大大节约了成本!

如果您需要更大或更小内存的通用MCU,可在MSP430 MCU产品系列中发现不同内存和配置的丰富的选择。

“表1:TI.com.cn上的通用MSP430
表1:TI.com.cn上的通用MSP430 MCU主打产品列表

采用集成度好的通用化MCU的设计方案不仅可减小电路板尺寸、减少元器件数量,还可降低整体物料成本。您可在网络研讨会““更简易的系统监控:如何将多个功能转移到MSP430 MCU。””中了解更多关于这些设计的信息。

示例应用程序:在内务处理型MCU上实现ADC唤醒和传输功能

让我们来看一个示例,说明如何在设计中真正实现辅助处理功能。

一种常见的设计是在电路板上配置一块模数转换器(ADC),并同其他诸如电池监控器或温度传感器等设备连接。在此示例中,ADC必须定期对来自传感器的模拟信号进行采样,并将此数据发送回MCU,而MCU将根据这些信号的情况进行操作。

如果MCU使用定时器来触发ADC读取,甚至连续接收ADC返回的值,则会增加系统功耗。一种解决方案是将ADC集成到MCU中,并独立于中央处理器(CPU)进行操作。如此,MCU的其余部分可以进入休眠状态,仅在ADC读取的值超过某个阈值时才被予以唤醒。此时,ADC将发出中断信号并唤醒MCU。

我们在有关辅助处理功能“使用MSP430 MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据。”的培训视频中,对该应用加以说明。在本视频中,我们展示了一个图形用户界面(GUI),演示ADC值的读取以及中断信号的传输,以便在达到阈值后唤醒CPU。

结论

使用另一个小型MCU执行辅助处理功能是简化设计的好方法。通用型MSP430MCU具备超低功耗和模拟外设独立监控的特点很适合这类应用,另外,借助我们的软件和图形化界面,您可在数分钟内对MSP430设备进行编程,以实现各类功能。

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围观 12

我们一直在通过减少元器件的数量和节约印刷电路板的尺寸来追求系统设计的最优化。

增添小型、低成本的微控制器(MCU)以实现简单的辅助处理功能,可以对许多电路的设计产生助益。该通用MCU并非系统中主要的处理器,但它可处理一些必不可少的系统级功能,如LED控制或输入/输出扩展。本文中,我将说明如何在系统中集成多功能通用处理MCU来缩减物料清单(BOM)成本,节省电路板空间,并最大程度地简化设计。

例如,假如您要创建一个具有以下功能的新设计:
  •   LED控制
  •   I/O扩展
  •   带电可擦可编程存储器(EEPROM)
  •   外部看门狗时钟

您可使用分立元器件来实现所有功能。也可以考虑在通用MCU上执行软件实现同样的功能,以降低复杂性并减小电路板的尺寸,如图1所示。

图1:在单个通用MSP430 MCU上实现软件中多个分立元器件的功能

另一个值得考虑的设计方面的挑战——也许是一个最为重要的挑战——就是符合您的设计预算要求。

例如,如果采用分立元器件方法实现这些功能,您可预估大致的物料清单成本。举例来说,具备包括LED控制、五通道I/O扩展器、串行EEPROM和外部看门狗时钟等功能的多个分立元器件方案总计将花费约0.97美元。与此相比,8-KB MSP430 MCU的当前网络价格不到0.25美元。这可大大节约了成本!

如果您需要更大或更小内存的通用MCU,可在MSP430 MCU产品系列中发现不同内存和配置的丰富的选择。具体信息请登录TI.com.cn查询。

内存

产品型号

0.5 kB

MSP430FR2000

1 kB

MSP430FR2100

2 kB

MSP430FR2110

4 kB

MSP430FR2111

8 kB

MSP430FR2422

16 kB

MSP430FR2433

表1:TI.com.cn上的通用MSP430 MCU主打产品列表

采用集成度好的通用化MCU的设计方案不仅可减小电路板尺寸、减少元器件数量,还可降低整体物料成本。您可在网络研讨会“更简易的系统监控:如何将多个功能转移到MSP430 MCU。”中了解更多关于这些设计的信息。

示例应用程序:在通用MCU上实现ADC唤醒和传输功能

让我们来看一个示例,说明如何在设计中真正实现辅助处理功能。

一种常见的设计是在电路板上配置一块模数转换器(ADC),并同其他诸如电池监控器或温度传感器等设备连接。在此示例中,ADC必须定期对来自传感器的模拟信号进行采样,并将此数据发送回MCU,而MCU将根据这些信号的情况进行操作。

如果MCU使用定时器来触发ADC读取,甚至连续接收ADC返回的值,则会增加系统功耗。一种解决方案是将ADC集成到MCU中,并独立于中央处理器(CPU)进行操作。如此,MCU的其余部分可以进入休眠状态,仅在ADC读取的值超过某个阈值时才被予以唤醒。此时,ADC将发出中断信号并唤醒MCU。

我们在有关辅助处理功能“使用MSP430 MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据。的培训视频中,对该应用加以说明。在本视频中,我们展示了一个图形用户界面(GUI),演示ADC值的读取以及中断信号的传输,以便在达到阈值后唤醒CPU。

结论

使用另一个小型MCU执行辅助处理功能是简化设计的好方法。通用型MSP430MCU具备超低功耗和模拟外设独立监控的特点很适合这类应用,另外,借助我们的软件和图形化界面,您可在数分钟内对MSP430设备进行编程,以实现各类功能。

其他资源

1.在应用指南《使用MSP430 MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据》中了解有关ADC唤醒和传输功能的更多信息。

2.在MSP430FR2433 LaunchPad™开发套件上查看ADC唤醒和传输软件示例。

3.观看我们的培训视频“使用通用MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据”

4.下载并测试此示例:ADC唤醒和传输演示GUI

围观 15

MSP430是一款具有超低功耗的16位处理器,其独有的精简指令集和混合信号处理能够帮助人们更好的进行设计。对初学的朋友来说,MSP430 JTAG和目标板连接一直是个比较令人头痛的问题。今天就帮大家总结一下这方面的问题,以便大家能够快速理解和学习MSP430单片机。

MSP430的JTAG连接主要有两种方式:4线JTAG方式(包含TDO、TDI、TMS、TCK四路标准JTAG信号)和2线Spy-Bi-Wire方式(包含SBWTDIO、SBWTCK两路信号)。

4线JTAG连接方式如下:


设计时我们需要注意以下几点:

注1:可以短接J1跳线(使用目标板电源供电)或者短接J2跳线(使用仿真器给目标板供电)。(注意,J1、J2跳线应位于用户的目标板上,用户在设计MSP430系统板时应设置此两跳线用于切换电源供电方式。)

注2:RST/NMI引脚的R1/C1要根据不同的器件家族来进行配置。详细参数请参阅MSP430 Family User's Guide中推荐的配置来进行设置。

注3:TEST/VPP引脚只在JTAG引脚复用的MSP430家族器件上才有,请参阅具体的器件数据手册以确定此引脚是否可用。

注4:当MSP430器件只有4线JTAG仿真方式时,JTAG连接器中的RST/NMI引脚是可选的,可以用也可以不用,在器件编程和仿真时用不到该信号。但是,在具有2线Spy-Bi-Wire仿真接口的器件上使用4线JTAG仿真方式时,RST/NMI信号必须连接上。

注5:在具有2线Spy-Bi-Wire仿真接口的器件上使用4线JTAG仿真方式时,C1电容值上限值不得超过2.2nF。

经过这几点的总结,新手们就能更好的理解MSP430和目标连接板的关系和设计技巧总结,便于进行单片机的学习和进一步的理解。

来源:畅学单片机

围观 111

作者: TI 工程师 Max Han

简介

MSP430FR2311是一款FRAM数字控制器,可以实现超低功耗,并且集成了丰富的外设模块,可以满足工业和消费等多种应用。MSP430FR2311中的eUSCI_A0支持UART通讯,本文对此UART模块的寄存器配置进行了详细的分析和计算,以帮助工程师对此UART模块进行深入理解和灵活配置。

UART通讯模块介绍

图1是MSP430FR2311的系统架构图,eUSCI_A0模块如红框所示,它支持UART通讯。

MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算
图 1 MSP430FR2311系统架构图

UART属于异步通信模式,MSP430FR2311通过UCA0RXD和UCA0TXD与其它芯片相连,芯片之间并没有时钟信号CLK连接。

在工程应用中,首先根据工程需要选择合适的波特率(Baud Rate),在MSP430FR2311中成为BITCLK,然后选择UART模块的时钟源BRCLK,根据选择的波特率和时钟源频率,进行合适的寄存器配置,便可实现UART通讯。在MSP430FR2311中,UCA0CTLW0中的UCSSELx用来选择时钟源,波特率通过UCOS16, UCBRx, UCBRFx和 UCBRSx来设定。

低频波特率配置

如果BRCLK是BITCLK的整数倍,即BRCLK/BITCLK=N,这时比较容易理解,在UART传输时,每个数据bit时长包含了N个BRCLK。

但往往BRCLK不是BITCLK的整数倍,这时要实现UART通讯就需要进行合适的调制(modulation),以避免累积误差导致UART通讯失败。在MSP430FR2311中,UCBRSx用来实现合理调制。

以传输一个8bit数据为例,在发送的bit位中包含start bit,8bit数据,parity bit和stop bit。

在SLAA049中,用图标明了UCBRSx的modulation模式,如图二所示,它是以8bit为一个循环进行调制。

MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算
图2 UCBRSx的modulation模式

以时钟源频率BRCLK 32768Hz,波特率BITCLK 2400Hz为例,32768/2400=13.6533,所以UCOS16=0,UCBRx=13,modulation的作用主要是用来消除累积误差,所以如下表所示,当累积误差大于等于0.5时,UCBRSx对应的位置1,否则清零。经过计算,UCBRSx=0xB6.

表1 UCBRSx的生成说明
MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算

所以调制后的Timing如图3所示,图中13代表13个BRCLK时长,14代表14个BRCLK时长。

MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算
图3 Modulated Timing

再以时钟源频率BRCLK 1048576Hz,波特率BITCLK 115200为例,1048576/115200=9.1022,所以UCOS16=0,UCBRx=9,对于m5,虽然小数部分大于0.5,但是由于在m4的位置已经增加了1个BRCLK的时长,所以需要小数部分累积到大于1.5后,UCBRSx的位才会设置为1。经过计算,UCBRSx=0x08.

表2 UCBRSx的生成说明
MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算

MSP430FR2311 User’s Guide中提供了UCBRSx的调制数据,方便快速获得正确的UCBRSx值。如图4所示。

MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算
图 4 UCBRSx设定值速查表

高频波特率配置

MSP430FR2311中包含了一个过采样波特率模式(oversampling baud-rate mode),用来支持高频时钟源。UCA0MCTLW中UCOS16用来使能过采样波特率模式。当UCOS16=1时,过采样波特率模式使能,此时UCBRx中1对应16个BRCLK时长,UCBRFx中1对应1个BRCLK时长。

以时钟源频率BRCLK 4000000Hz,波特率BITCLK 57600为例,4000000/57600=69.4444,再将69除以16,商为4,余数为5,所以UCOS16=1,UCBRx=4,UCBRFx=5. UCBRSx的设置如前面的讨论,不再赘述,UCBRSx=0x55.

在过采样波特率模式中,数值判定(majority votes)时,总是以1/16的数据bit时长(1/BITCLK)来分段。MSP430FR2311 User Guide中提供了UCBRFx的调制表格,如表3所示。

表3 UCBRFx调制模式
MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算

所以在这个例子中,一个数据bit时长如图5所示。

MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算
图5 UCBRFx调制

参考文献

MSP430FR231x Mixed-Signal Microcontrollers, datasheet, SLASE58C
MSP430 Universal Synchronous Asynchronous Receive/Transmit Communication Interface, SLAA049
MSP430FR4xx and MSP430FR2xx Family User's Guide, SLAU445H

转自:TI E2E™ 中文社区

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以优秀性价比和低功耗著称的老牌模拟芯片厂商TI公司推出新品—MSP430 FRAM(铁电存储器)MCU,强大的MSP430系列产品非常丰富,含有40多个低成本MCU,除此以外还有成本极低的开发套件。TI公司从未停止扩大MSP430家族产品线,新款MCU MSP430FR2355的特色是内部加入铁电存储器,掉电时读写数据更加快速,其还配置了4个可任意搭配的模拟集成组合模块,MCU的前端和后端转换、放大电路都可省略,全部集成在一枚芯片中。TI超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair专程来京,详细介绍了新品的诸多特性。

可灵活配置的智能模拟组合

为了让智能感测仪器适用于工业应用中,MCU及其传感集成设备要能够在更高的温度下工作,同时由于嵌入式系统设计的复杂性,在MCU中需要更多的模拟信号链集成,从而节省PCB空间,降低元件数量简化设计的复杂度。

TI新款MCU MSP430FR2355正是为满足上述需求而精心打造的。其拥有4个灵活的智能模拟组合模块,每个组合模块都可被配置为12位DAC、运算放大器或可编程增益放大器;还有一个12位SAR A/D转换器以及两个增强型比较器。该MCU工作的温度范围为 -40-105℃,相较于之前85℃的工作温度极限,又有了很大提升,可使产品在极端温度下工作时指标不受影响。

智能模拟组合模块有如下巧妙的搭配:可被配置成4个DAC,跨阻放大器+运算放大器,DAC+运算放大,3个不同运算放大器,1个运放+PGA,或1个单独的运放。

智能模拟组合的强大优势

Miller Adair先生详细介绍了两款已实际应用在工业中的产品应用智能模拟组合的强大优势,比如传统的烟雾探测器中,在MCU前端需要跨组放大器把电流转换成电压信号,还需要在运算放大器对微小信号进行放大后把信号传送给MCU在内部做A/D转换,现在这两部分的外围电路均可省略,全部集成在一颗MSP430FR2355中,工程师可用软件的方式实现模拟信号的信息采集。

不仅如此,在温度变送器产品中,MCU的前端运放+ADC、后端DAC+运放全部可以省略,所需要的功能都集成在MSP430FR2355内部,同时FRAM的内存增大,产品功耗更低,配置更灵活,掉电时的读写速度也会更快。

跨部门合作的优秀成果

MSP430FR2355是TI的嵌入式部门和模拟信号团队进行了跨团队的整合后设计出的混合信号产品。对于成本敏感的应用,工程师拥有更多的选项,可以从MSP430FR2355 MCUs中选择更为合适的内存与处理速度。通过提供内存高达32KB的存储器以及速度高达24MHz的中央处理单元(CPU),MSP430 超值系列FRAM MCU的可选性得到扩展。此外,对于需要高达256 KB内存、具备更高性能或更多模拟外设的应用,设计人员还可以查询MSP430 FRAM MCU产品系列的其余部分。

如何使用好TI的智能模拟组合?

TI有两个重要的工具提供给用户进行评估:一个是基于MSP430FR2355的LaunchPad,除目标系统外,它在片上集成了调试器,支持TI的EnergyTrace功能;另一个是光传感器和传感器接口,可以方便客户扩展。对要熟悉产品的用户来说,该LaunchPad是一个不错的评估工具。

那么,如何能使用好这样的智能模拟组合呢?TI针对此问题已给出解决方案,在产品推出的时候,TI会给工程师提供一个可视化的MSP430FR2355的评估图形化界面。该界面上有很多功能,包括用ADC采样、使用各种配置来实现正反向增益放大,以及其他各种各样的信号链功能。

强大的MSP430家族系列

MSP430FR2355还拓展了MSP430超值系列,在MSP430系列中两个最低端的产品MSP430FR2000和MSP430FR2100都是超值系列中最有价格竞争力的,它们以25美分的价格支持25种不同的功能。此外,还有几颗比较重要的超值系列产品如MSP430FR311,它具有片上集成运放、4KB的铁电内存;MSP430FR2111,它会集成10位的ADC、4KB的铁电;还有支持60个IO接口的FR20系列以及支持片上LCD功能的FR413X系列。

TI极其重视FRAM的发展方向,FRAM的产品也在稳步增长,在TI众多产品中是发展极好的系列。可以看到,在MCU中融入 FRAM技术,除了降低功耗并能延长电池寿命外,还能保证芯片本身的高可靠性。FRAM技术写的次数可以达到10的15次方。由于有很强的灵活性,FRAM的读写速度非常快,掉电不丢,用户可以把它灵活配置成代码、变量或者是数据。现在用户的MCU需要用Flash、RAM,而以后只用TI的FRAM就可以全部搞定。芯片的异构集成化才是大势所趋。

来源:中国商业观察网

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