Порівняльний аналіз мікроконтролерів MSP430 та 89C51: функції та додатки

Мікрокомп'ютер для одного мікросхеми - це не просто мікросхема з певною логічною функцією, а комп'ютерною системою, інтегрованою в мікросхему.Ця стаття введе характеристики, розробку, основні компоненти, переваги та недоліки, додатки та відмінності між MSP430 та 89c51, щоб допомогти вам краще зрозуміти цей мікроконтролер та забезпечити сильну підтримку вбудованої системи системи.

Мікрокомп'ютер з одноп-мікросхеми-це мікросхема інтегрованої схеми.Він використовує дуже масштабну технологію інтегрованої схеми для поєднання таких функцій, як центральний процесор для обробки з можливостями обробки даних, різноманітними портами вводу/виводу, системою переривання, ПЗУ для читання лише для читання, оперативною пам'яттю випадкового доступу, таймер/Лічильник, а також схема драйвера дисплея, схеми модуляції широкого імпульсу, аналогові мультиплексатори, конвертери A/D та інші схеми інтегруються на кремнієву мікросхему, утворюючи невелику, але повну систему мікрокомп'ютерів.Починаючи з 1980-х років, мікроконтролери розвинулися від 4-бітних та 8-бітних до поточних високошвидкісних мікроконтролерів на 300 м.

Порівняно з мікропроцесорами загального призначення, що використовуються в персональних комп'ютерах, він не потребує зовнішнього обладнання, тим самим заощаджуючи витрати.Він має більш високий рівень інтеграції, але обмежений усталеними специфікаціями і має відносно конкретні функції.Найбільша його перевага полягає в тому, що він невеликий і підходить для вбудовування в інструменти.Однак він має меншу ємність зберігання та простіші вхідні та вихідні інтерфейси.

Мікроконтролер MSP430-це серія 16-бітних мікроконтролерів, виготовлених Texas Instruments з ультра-низьким споживанням електроенергії як основною особливістю.Він використовує зменшений набір інструкцій (RISC) і є процесором змішаного сигналу, який інтегрує цифрові та аналогові модулі та процесори.Він має переваги низької напруги, низького споживання електроенергії, високої інтеграції, а також хорошої здатності та надійності проти інтерференцій.Тому він широко використовується в багатьох галузях, таких як бездротова комунікація, автомобільна електроніка, розумні будинки, медичне обладнання та промислова автоматизація.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

Серія MSP430 має три типи пристроїв, а саме тип OTP, тип спалаху та тип ROM, а їх методи розробки різні.Для пристроїв типу OTP та ROM нам зазвичай потрібно використовувати емулятор для розробки, а потім виконувати програмування або маскування мікросхеми.Пристрої типу Flash мають дуже зручне середовище розвитку та налагодження.Оскільки пристрій має інтерфейс налагодження jtag на мікросхемі та електрично стираючу флеш-пам'ять, він може спочатку завантажити програму для спалаху, а потім керувати запуском програми за допомогою програмного забезпечення в пристрої.Таким чином, він може читати інформацію про мікросхеми через інтерфейс JTAG для дизайнерів, щоб налагодити, без необхідності емуляторів та програмістів.Для пристроїв типу Flash він також містить інші зручні інструменти та інтерфейси розробки, такі як таймери обладнання, АЦП тощо. Тому, крім мови складання та мови С, ми також можемо вибрати інші пов'язані з ними мови розробки відповідно до конкретних потреб додатків.

Причина, чому мікроконтролер MSP430 має наднизьке споживання електроенергії, полягає в тому, що він унікальний для зменшення напруги живлення мікросхеми та гнучкого та керованого робочого годинника.

Перш за все, діапазон напруги живлення мікроконтролера серії MSP430 становить 1,8 до 3,6 В.Тому при роботі з годинниковою частотою 1 МГц мінімальний струм мікросхеми становить близько 165 мкА.У той же час, найнижче споживання електроенергії в режимі утримання оперативної пам’яті становить лише 0,1 мкА.По -друге, ця серія мікроконтролерів має унікальну конструкцію тактової системи.У серії MSP430 існує дві різні годинникові системи, включаючи основну систему годинника та систему годинного блокування частоти (FLL та FLL+), а також система тактового генератора DCO.Нам потрібно лише використовувати кристалічний генератор (наприклад, DT-26 або DT-38) для забезпечення годинника для процесора та різних функціональних вимог.Крім того, ці годинники можна включати та вимикати під контролем інструкцій, що дозволяє ефективно контролювати загальне споживання електроенергії.

Система працює в різних режимах роботи, що призводить до значних відмінностей у споживанні енергії чіпа.У системі є два активні режими (AM) та п’ять режимів низької потужності (LPM0 ~ LPM4).У режимі годинника в режимі реального часу споживання енергії мікросхеми може досягти високого рівня 2,5 мкА, тоді як у режимі утримування оперативної пам’яті споживання енергії мікросхеми може бути зменшено до мінімуму 0,1 мкА.

Кожна серія мікроконтролерів серії MSP430 інтегрує безліч периферійних пристроїв на мікросхемі та мікросхеми, включаючи сторожовий собака (WDT), аналоговий порівняльний компаратор A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, апаратний множник, LCD-драйвер, 10-бітний/12-бітний АЦП, 16-бітний σ-δ ADC, DMA, базовий таймер, годинник у режимі реального часу (RTC) та USB-контролер тощо.

Серія мікроконтролерів MSP430 може досягти циклу інструкцій 40NS, керованого кристалом 25 МГц.Її 16-бітна ширина даних, цикл інструкцій 40NS та багатофункціональний апаратний множник дозволяють реалізувати певні алгоритми для обробки цифрових сигналів (наприклад, FFT тощо).

Мікроконтролер серії MSP430-це 16-бітний мікроконтролер, який приймає структуру зменшеного набору інструкцій (RISC) і має багаті режими адреси.Основні інструкції цієї серії мікроконтролерів прості, а також існує велика кількість аналогових інструкцій.Крім того, велика кількість регістрів та пам'яті даних на мікросхемі може брати участь у різних операціях, забезпечуючи ефективні інструкції з обробки таблиць.Ці характеристики дозволяють нам складати ефективні вихідні програми.

Програмні спогади про кожну серію мікроконтролерів MSP430 включають OTP, ROM, EPROM та Flash.

КПУ мікроконтролера серії MSP430 в основному такий же, як мікропроцесор загального призначення, але він приймає орієнтовану на контрольну структуру та систему інструкцій у своїй конструкції.Структура процесора MSP430 розроблена за допомогою спрощеного набору інструкцій та високої прозорості, включаючи внутрішні інструкції, виконані інструкціями з апаратних та моделювання на основі існуючих апаратних структур.Ця конструкція покращує швидкість та ефективність виконання інструкцій, тим самим підвищуючи можливості обробки в режимі реального часу MSP430.

Він підключений до процесора через MAB, MDB та переривання ліній служби та запиту.Периферичні модулі в різних серіях продуктів MSP430 можуть відрізнятися як за типом, так і за кількістю.Зазвичай вони є комбінації периферійних модулів, таких як модуль годинника, сторожовий, порт, базовий таймер, таймер A, таймер B, порівняльник A, послідовний порт 0, послідовний порт 1, драйвер РК, аналого-цифрового перетворювача, аналого-Дигітальний перетворювач, апаратний множник, контролер DMA тощо.

Прості в програмі: Інструменти розробки MSP430 прості та прості у використанні, і користувачі можуть працювати за допомогою різноманітних мов програмування, таких як мова C та мови зборів.

Доступна ціна: Порівняно з іншими серіями мікроконтролерів, його ціна є більш доступною та придатною для використання в недорогих програмах.

Високоточне моделювання: воно має вбудовані високоточні аналогові схеми, здатні до точного збору та обробки аналогових сигналів.

Низьке споживання електроенергії: серія MSP430 приймає різноманітні технології низької потужності, що дозволяє йому споживати дуже мало потужності в режимі очікування.

Підтримуйте кілька протоколів зв'язку: він підтримує кілька протоколів зв'язку, таких як I2c, SPI, UART тощо, щоб полегшити спілкування з іншими пристроями.

Обмежені ресурси розвитку: На відміну від інших серій мікроконтролерів, MSP430 має порівняно мало ресурсів розвитку, тому користувачі повинні знайти відповідну інформацію та вирішувати проблеми самостійно.

Невелика ємність для зберігання: його ємність зберігання порівняно невелика і не підходить для сценаріїв застосування, які потребують великої кількості програм та зберігання даних.

Нижня продуктивність: порівняно з іншими високоефективними серіями мікроконтролерів, MSP430 працює повільніше і не підходить для використання у високоефективних сценаріях додатків.

MSP430 та 89C51 - це мікроконтролери, і вони відрізняються наступними аспектами.

Перш за все, оскільки мікроконтролер серії 89C51 має 8-бітну внутрішню шину, його внутрішні функціональні модулі в основному 8-бітні.Хоча внутрішні функціональні модулі значно збільшувались, сама структура має великі обмеження, особливо додавання аналогових функціональних компонентів складніше.На відміну від цього, основна архітектура серії MSP430 є 16-бітною.Внутрішньо, хоча шина даних перетворюється, все ще є 16-бітна шина, і це гібридна структура.Тому для цієї відкритої архітектури, будь то розширювати 8-бітні функціональні модулі або 16-бітні функціональні модулі, такі як розширення функціональних модулів, таких як аналогова/цифрова конверсія або цифрова/аналогова конверсія, дуже зручні.Це також причина, чому серія продуктів MSP430 та їх функціональні компоненти швидко зростають.

По -друге, їх інструменти розробки різні.89C51 - це перший мікроконтролер, який увійшов до China, тому люди створили багато підходящих інструментів розробки.Однак, як реалізувати онлайн -програмування все ще є великою проблемою.Для серії MSP430, завдяки впровадженню Flash Program Memory та технології JTAG, не тільки інструменти розробки стали простими у використанні, але і ціна також відносно низька.Крім того, він підтримує онлайн -програмування.

Крім того, 89c51-це 8-бітний мікроконтролер.Він використовує складний набір інструкцій під назвою "CISC" з 111 інструкціями.Мікроконтролер MSP430-це 16-бітний мікроконтролер, який приймає знижену структуру набору інструкцій із лише 27 стислими інструкціями.У той же час, велика кількість аналогових інструкцій використовує численні регістри та пам'ять даних на мікросхемі, що дозволяє їм брати участь у різних операціях.Ці основні інструкції-це інструкції для одноциклів, потужні та швидкі.

Нарешті, напруга живлення самого мікроконтролера 89C51 - це 5 вольт.Він має два режими споживання низької потужності, а саме режим очікування та режим вниз.За звичайних обставин його струм споживання електроенергії становить 24 мА, тоді як у режимі очікування його струм споживання електроенергії все ще становить 3 мА.Навіть у режимі живлення, його напруга живлення може знизитися до 2В.Однак, щоб зберегти дані у внутрішній оперативній пам’яті, він також повинен забезпечити приблизно 50UA струму.Для порівняння, серія мікроконтролерів MSP430 має найкращі продуктивності з низькою потужністю.Тому MSP430 більше підходить для інструментів, що працюють на батареї та лічильників.

• Система збору даних: із 12-бітним АЦП та порівнянням, вона інтегрує різні компоненти, такі як кілька таймерів та USART на один чіп, що робить його добре підходить для додатків у системах збору даних.

• Сенсорний вузол: Завдяки своєму низькому споживанні електроенергії він підходить для бездротових сенсорних мереж і може ефективно продовжити час роботи акумулятора вузлів датчиків.

• Система автоматичного управління: MSP430 може використовуватися в системах автоматичного управління, таких як промислові управління, домашня автоматизація та системи автоматизації будівлі.Його висока продуктивність та низьке споживання електроенергії роблять його придатним для тривалих контрольних програм.

• Портативні пристрої: його надзвичайно низьке споживання електроенергії робить його ідеальним для портативних пристроїв, таких як годинники, портативні калькулятори, спортивні трекери та медичні пристрої.

• Smart Instrument: Mickontroller MSP430 використовує флеш -пам’ять як його зберігання програми, підтримуючи онлайн -програмування JTAG для зручних завдань, таких як завантаження програми, моделювання, налагодження та оновлення.Ця функція призвела до широкого прийняття в смарт -лічильному полі.

• Розумні лічильники: MSP430 широко використовується в розумних метрах.Він відстежує використання живлення, виконує корекцію фактора потужності та передає функції, зберігаючи при цьому низьке споживання електроенергії, значно продовжуючи час роботи акумулятора.

• Медичне обладнання: Завдяки низькому енергоспоживанням та невеликим пакетом MSP430, воно широко використовується в медичному обладнанні, включаючи переносні медичні інструменти та обладнання для моніторингу пацієнтів.

Сімейство MSP430 надно-низьких 16-бітних процесорів змішаного сигналу RISC з Texas Instruments (TI) забезпечує остаточне рішення для вимірюваних додатків для батареї.

Програмне забезпечення MSP430 - це сукупність дизайнерських ресурсів для розробки з MSP430 MCUS, включаючи широкий вибір високо абстрактованих бібліотек програмного забезпечення.Програмне забезпечення доступне як компонент коду Composer Studio ™ IDE Desktop та Cloud Versions, або як окремий пакет.

Операція з низькою потужністю є ключовою особливістю MSP430.Його конструкція дає дуже низький витік, і він працює з єдиної рейки постачання.Це дає надзвичайно низький стік струму, коли процесор перебуває в режимі очікування.Підтримується кілька режимів низької потужності, які врівноважують потреби різних додатків.

Основна відмінність MSP430 та Arduino: Arduino побудована для швидкого успіху під час гри з ним.Недолік полягає в тому, що він використовує загальні бібліотеки, щоб зробити найпростіші речі.Як і ПК, де проста програма "Hello World" завантажує тонни DLL.Однак MSP вимагає, щоб ви насправді щось зробили.

Мікроконтролер MSP430-це процесор змішаного сигналу.Він забезпечує рішення для одного мікросхеми шляхом інтеграції декількох різних функціональних аналогових схем, модулів цифрових ланцюгів та мікропроцесорів на один мікросхему для практичних вимог до застосування.