Az MSP430 és a 89C51 mikrovezérlők összehasonlító elemzése: Jellemzők és alkalmazások

Az egyetlen chip -mikrokomputer nem csupán egy speciális logikai funkcióval rendelkező chip, hanem egy számítógépes rendszer, amely integrálódik egy chipbe.Ez a cikk bemutatja a tulajdonságokat, a fejlesztést, a fő alkotóelemeket, az előnyöket és a hátrányokat, az alkalmazásokat és a különbségeket MSP430 és a 89C51, hogy segítsen jobban megérteni ezt a mikrovezérlőt, és erős támogatást nyújt a beágyazott rendszer kialakításához.

Az egycsipes mikrokomputer egy integrált áramköri chip.Nagyon nagy léptékű integrált áramköri technológiát használ a funkciók, például a CPU központi feldolgozó egységének kombinálására, az adatfeldolgozási képességekkel, a különféle I/O portokkal, egy megszakító rendszerrel, csak olvasható memória ROM-mal, egy véletlenszerű hozzáférésű memória RAM-mal, egy időzítővel/A számláló, valamint a kijelző meghajtó áramköre, az impulzus széles modulációs áramkörök, az analóg multiplexerek, az A/D konverterek és más áramkörök integrálódnak egy szilikon chipre, hogy kicsi, de teljes mikrokomputer rendszert képezzenek.Az 1980-as évek óta a mikrovezérlők 4-bites és 8 bitesről a jelenlegi 300 m-es nagysebességű mikrovezérlőkre fejlődtek.

A személyi számítógépekben használt általános célú mikroprocesszorokkal összehasonlítva nem igényel külső hardvert, ezáltal megtakarítva a költségeket.Magasabb integrációval rendelkezik, de a megállapított előírások korlátozzák, és viszonylag specifikus funkciókkal rendelkeznek.A legnagyobb előnye az, hogy kicsi és alkalmas a hangszerekbe beágyazásra.Ugyanakkor kisebb tárolókapacitással, egyszerűbb bemeneti és kimeneti interfészekkel rendelkezik.

Az MSP430 Mikrovezérlő egy 16 bites mikrovezérlő sorozat, amelyet a Texas Instruments gyárt, amelynek fő jellemzője ultra-alacsony energiafogyasztással rendelkezik.Csökkent utasításkészletet (RISC) használ, és egy vegyes jel processzor, amely integrálja a digitális és analóg modulokat és processzorokat.Ennek előnyei vannak az alacsony feszültség, az alacsony energiafogyasztás, a magas integráció, valamint a jó interferenciaellenes képesség és megbízhatóság előnyeivel.Ezért sok területen széles körben használták, például vezeték nélküli kommunikáció, autóipari elektronika, intelligens házak, orvosi berendezések és ipari automatizálás.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

Az MSP430 sorozatnak három típusú eszköze van, nevezetesen az OTP típus, a Flash és a ROM típus, és fejlesztési módszereik eltérőek.Az OTP és a ROM típusú eszközökhöz általában emulátorot kell használnunk a fejlesztéshez, majd elvégeznünk kell a chip programozását vagy maszkolását.A flash típusú eszközök nagyon kényelmes fejlesztési és hibakeresési környezetet mutatnak.Mivel az eszköznek van egy chip JTAG hibakeresési interfésze és egy elektromosan eltörölhető flash memória, letöltheti a programot, hogy először villogjon, majd a program működtetését az eszköz szoftverén keresztül vezérelje.Ilyen módon a JTAG interfészen keresztül olvashatja el az on-chip információkat a tervezők számára, hogy hibakeresést tegyenek, emulátorok és programozók nélkül.A flash típusú eszközökhöz más kényelmes fejlesztési eszközöket és interfészeket is tartalmaz, például hardver időzítőket, ADC -t stb. Ezért az összeszerelési nyelv és a C nyelven kívül más kapcsolódó fejlesztési nyelveket is választhatunk az alkalmazási igények szerint.

Az MSP430 Microcontroller ultra alacsony energiafogyasztásának oka az az oka, hogy egyedülálló a chip tápegységének feszültségének csökkentésében, valamint a rugalmas és vezérelhető működési órában.

Mindenekelőtt az MSP430 sorozatú mikrovezérlő tápellátási feszültségtartománya 1,8–3,6 V.Ezért, ha 1 MHz -es órajelzéssel fut, a chip minimális árama körülbelül 165 μA.Ugyanakkor a RAM -retenciós módban a legalacsonyabb energiafogyasztás csak 0,1 μA.Másodszor, ez a mikrovezérlő sorozat egyedi órarendszer -kialakítású.Az MSP430 sorozatban két különböző órarendszer létezik, beleértve az alapórendszert és a frekvenciaszárított hurok (FLL és FLL+) órarendszert, valamint a DCO digitális oszcillátor órarendszerét.Csak egy kristály oszcillátort (például DT-26 vagy DT-38) kell használni, hogy a CPU óráit és a különféle funkcionális követelményeket biztosítsuk.Ezenkívül ezek az órák be- és kikapcsolhatók az utasítások ellenőrzése alatt, lehetővé téve az általános energiafogyasztás hatékony ellenőrzését.

A rendszer különböző munkamódexekben működik, ami jelentős különbségeket eredményez a chip energiafogyasztásában.A rendszerben két aktív mód (AM) és öt alacsony energiájú mód (LPM0 ~ LPM4) van.Valós idejű óra üzemmódban a chip energiafogyasztása elérheti a 2,5 μA magas szintjét, míg RAM Hold módban a chip energiafogyasztása legalább 0,1 μA-ra csökkenthető.

Az MSP430 sorozatú mikrovezérlők minden egyes sorozata rengeteg on-chip és chip perifériát integrál, beleértve a Watchdog (WDT), az A-analóg összehasonlító A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, Hardware Multiplier, LCD Driver, 10-Bit, 10-Bit, 10-Bit./12 bites ADC, 16 bites σ-Δ ADC, DMA, alapvető időzítő, valós idejű óra (RTC) és USB vezérlő stb.

Az MSP430 mikrovezérlők sorozata elérheti a 40NS utasításciklust, amelyet egy 25 MHz -es kristály vezet.16 bites adatszélessége, 40NS utasítási ciklusa és multifunkcionális hardver szorzója lehetővé teszi bizonyos algoritmusok megvalósítását a digitális jelfeldolgozáshoz (például FFT stb.).

Az MSP430 sorozatú mikrokontroller egy 16 bites mikrovezérlő, amely csökkentett utasításkészlet (RISC) struktúrát alkalmaz, és gazdag címsorokkal rendelkezik.A mikrovezérlők sorozatának alapvető utasításai egyszerűek, és számos analóg utasítás is elérhető.Ezenkívül számos regiszter és az on-chip adatmemória részt vehet különféle műveleteken, hatékony táblázatkeresési feldolgozási utasításokat biztosítva.Ezek a jellemzők lehetővé teszik számunkra a hatékony forrásprogramok összeállítását.

Az MSP430 mikrovezérlők minden sorozatának program emlékei között szerepel az OTP, a ROM, az EPROM és a Flash típusok.

Az MSP430 sorozatú mikrovezérlő CPU-ja alapvetően megegyezik az általános célú mikroprocesszorral, de a tervezés során egy kontroll-orientált szerkezeti és oktatási rendszert alkalmaz.Az MSP430 mag CPU -struktúráját egyszerűsített utasításkészlettel és magas átlátszósággal tervezték, beleértve a hardver által végrehajtott belső utasításokat és a meglévő hardverszerkezeteken alapuló szimulációs utasításokat.Ez a kialakítás javítja az utasítások végrehajtási sebességét és hatékonyságát, ezáltal javítva az MSP430 valós idejű feldolgozási képességeit.

A CPU -hoz csatlakozik a mAb, az MDB és a megszakító szolgáltatás és a kérés vonalakon keresztül.A különböző MSP430 terméksorozatok perifériás moduljai mind a típus, mind a mennyiségben különbözhetnek.Általában perifériás modulok, például óramodul, őr, port, alapozó, A. időzítő, B időzítő, A összehasonlító, 0. soros port, 1. soros port, LCD illesztőprogram, analóg-digitális konverter, analóg-to kombináció.-Digitális konverter, hardver szorzó, DMA vezérlő stb.

Könnyen programozható: Az MSP430 fejlesztési eszközök egyszerűek és könnyen használhatók, és a felhasználók különféle programozási nyelvek, például C nyelv és összeszerelési nyelv felhasználásával működhetnek.

Megfizethető ár: Más mikrokontroller-sorozatokhoz képest az ára megfizethetőbb és alkalmasabb az olcsó alkalmazásokban való felhasználásra.

Nagy pontosságú szimuláció: Beépített nagy pontosságú analóg áramkörökkel rendelkezik, amelyek képesek pontos analóg jelgyűjtésre és feldolgozásra.

Alacsony energiafogyasztás: Az MSP430 sorozat számos alacsony fogyasztású technológiát alkalmaz, lehetővé téve, hogy készenléti módban nagyon kevés energiát fogyasztjon.

Támogassa a több kommunikációs protokollot: Támogatja a több kommunikációs protokollt, például az I2C, SPI, UART stb., Hogy megkönnyítse a más eszközökkel való kommunikációt.

Korlátozott fejlesztési erőforrások: Más mikrokontroller sorozatokkal ellentétben az MSP430 viszonylag kevés fejlesztési erőforrással rendelkezik, így a felhasználóknak releváns információkat kell találniuk és a problémákat önmagukban meg kell oldaniuk.

Kis tárolókapacitás: A tárolókapacitása viszonylag kicsi, és nem alkalmas olyan alkalmazási forgatókönyvekre, amelyek nagyszámú programot és adattárolást igényelnek.

Alacsonyabb teljesítmény: A többi nagy teljesítményű mikrovezérlő sorozathoz képest az MSP430 lassabban fut, és nem alkalmas nagy teljesítményű alkalmazási forgatókönyvekben való felhasználásra.

Az MSP430 és a 89C51 egyaránt mikrovezérlők, és a következő szempontokban különböznek egymástól.

Mindenekelőtt, mivel a 89C51 sorozatú mikrovezérlőnek 8 bites belső busszal rendelkezik, a belső funkció modulja alapvetően 8 bites.Noha a belső funkcionális modulok jelentősen megnövekedtek, maga a struktúra nagy korlátozásokkal rendelkezik, különösen az analóg funkcionális komponensek hozzáadása.Ezzel szemben az MSP430 sorozat alapvető architektúrája 16 bites.Belsőleg, bár az adatbusz átalakul, még mindig van egy 16 bites busz, és ez egy hibrid szerkezet.Ezért ehhez a nyitott architektúrához, akár 8 bites funkcionális modulok vagy 16 bites funkcionális modulok, például a funkcionális modulok, például az analóg/digitális konvertálás vagy a digitális/analóg konverzió kiterjesztésének, nagyon kényelmesek.Ez az oka annak is, hogy az MSP430 termékek sorozata és funkcionális alkotóelemei gyorsan növekednek.

Másodszor, fejlesztési eszközeik eltérőek.A 89C51 az első mikrokontroller, aki belépett az China -ba, tehát az emberek számos megfelelő fejlesztési eszközt hoztak létre.Az online programozás végrehajtásának módja azonban továbbra is nagy probléma.Az MSP430 sorozat esetében, a Flash program memóriájának és a JTAG technológiának a bevezetése miatt, nemcsak a fejlesztési eszközök könnyen használhatók, hanem az ár is viszonylag alacsony.Ezen felül támogatja az online programozást.

Ezenkívül a 89C51 egy 8 bites mikrovezérlő.A "CISC" nevű komplex utasításkészletet használja, 111 utasítással.Az MSP430 mikrokontroller egy 16 bites mikrovezérlő, amely csökkentett utasításkészlet-struktúrát fogad el, csak 27 tömör utasítással.Ugyanakkor számos analóg utasítás számos regisztert és az on-chip adatmemóriát használ, lehetővé téve számukra a különféle műveleteken való részvételt.Ezek az alapvető utasítások egyciklusú utasítások, hatékonyak és gyors.

Végül, maga a 89C51 mikrovezérlő tápellátási feszültsége 5 volt.Két alacsony fogyasztási módja van, nevezetesen a készenléti mód és az erő-leállítási mód.Normál körülmények között az energiafogyasztási áram 24 mA, míg készenléti módban az energiafogyasztási áram továbbra is 3MA.Még erőteljes módban is, a tápfeszültség 2 V-ra eshet.A belső RAM -i adatok mentése érdekében azonban kb. 50UA áramot kell biztosítania.Összehasonlításképpen: az MSP430 mikrovezérlők sorozata kiváló alacsony teljesítményű.Ezért az MSP430 jobban alkalmas akkumulátorral működtetett műszerekhez és mérő termékekhez.

• Adatgyűjtő rendszer: A 12 bites ADC-vel és az összehasonlítóval különféle komponenseket, például több időzítőt és az URART-t integrál egy chipbe, így jól alkalmas az adatgyűjtési rendszerekben alkalmazott alkalmazásokra.

• Érzékelő csomópont: Az alacsony energiafogyasztás miatt alkalmas vezeték nélküli érzékelőhálózatokhoz, és hatékonyan meghosszabbíthatja az érzékelő csomópontok akkumulátorának élettartamát.

• Automatikus vezérlőrendszer: Az MSP430 használható automatikus vezérlőrendszerekben, például ipari vezérlésben, otthoni automatizálásban és épület automatizálási rendszerekben.A nagy teljesítményű és alacsony energiafogyasztása alkalmassá teszi a hosszú távú vezérlési alkalmazásokra.

• Hordozható eszközök: Rendkívül alacsony energiafogyasztása ideális hordozható eszközökhöz, például órákhoz, kézi számológépekhez, sportkövetőkhöz és orvostechnikai eszközökhöz.

• Intelligens műszer: Az MSP430 mikrovezérlő a Flash Memory -t használja programtárolóként, támogatva a JTAG Online programozást olyan kényelmes feladatokhoz, mint a program letöltése, szimuláció, hibakeresés és frissítések.Ez a szolgáltatás a Smart Meter mezőben széles körben elterjedt elfogadásához vezetett.

• Intelligens mérők: Az MSP430 széles körben használják az intelligens mérőkben.Figyelemmel kíséri az energiafelhasználást, végrehajtja a teljesítménytényező korrekciót és kommunikálja a funkciókat, miközben fenntartja az alacsony energiát, ami jelentősen meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.

• Orvosi berendezések: Az alacsony energiafogyasztás és az MSP430 kis csomagja miatt széles körben használják az orvosi berendezésekben, beleértve a hordozható orvosi eszközöket és a betegek megfigyelő berendezéseit.

A Texas Instruments (TI) ultra alacsony teljesítményű, 16 bites RISC vegyes jel-processzorok MSP430 családja a végső megoldást kínálja az akkumulátorral működő mérési alkalmazásokhoz.

Az MSP430 szoftver szoftver a tervezési erőforrások gyűjteménye az MSP430 MCU -k fejlesztéséhez, beleértve a rendkívül absztrakált szoftverkönyvtárak széles választékát.A szoftver elérhető a Code Composer Studio ™ IDE Desktop és Cloud verzió alkotóelemeként, vagy önálló csomagként.

Az alacsony teljesítményű működés az MSP430 kulcsfontosságú jellemzője.A kialakítása nagyon alacsony szivárgást eredményez, és egyetlen ellátó sínről működik.Ez rendkívül alacsony áramot ad, ha a processzor készenléti módban van.Számos alacsony teljesítményű módot támogatnak, amelyek kiegyensúlyozzák a különböző alkalmazások igényeit.

A fő különbség az MSP430 és az Arduino között: Arduino a gyors siker érdekében épül fel, amikor vele játszik.A hátrány az, hogy általános könyvtárakat használ a legegyszerűbb dolgok elvégzéséhez.Mint a PC-hez, ahol egy egyszerű 1-vonalas "Hello World" program rengeteg DLL-t tölt be.Az MSP azonban megköveteli, hogy valójában tegyen valamit.

Az MSP430 mikrokontroller vegyes jel-processzor.Egycsipeszi megoldást kínál több különféle funkcionális analóg áramkör, digitális áramköri modulok és mikroprocesszorok integrálásával egyetlen chipen a gyakorlati alkalmazási követelményekhez.