MSP430- ja 89C51 -mikrokontrollerien vertaileva analyysi: Ominaisuudet ja sovellukset

Yhden sirun mikrotietokone ei ole vain siru, jolla on tietyllä logiikkatoiminnolla, vaan tietokonejärjestelmä, joka on integroitu siruun.Tässä artikkelissa esitellään ominaisuudet, kehitys, pääkomponentit, edut ja haitat, sovellukset ja erot MSP430 ja 89C51 auttaa sinua ymmärtämään paremmin tätä mikrokontrolleria ja tarjoamaan voimakasta tukea sulautetulle järjestelmän suunnittelulle.

Yhden sirun mikrotietokone on integroitu piirisiru.Se käyttää erittäin laajamittaista integroitua piiritekniikkaa toimintojen, kuten keskuskäsittelyyksikön prosessorin, yhdistämiseen tietojenkäsittelyominaisuuksiin, erilaisiin I/O-portteihin, keskeytysjärjestelmään, vain luku-muisti-ROM: iin, satunnaiseen pääsyn muisti-RAM-muistiin, ajastin/Counter, samoin kuin näyttöohjaimen piiri, pulssin leveät modulaatiopiirit, analogiset multiplekserit, A/D -muuntimet ja muut piirit integroidaan piisirulle pienen mutta täydellisen mikrotietokonejärjestelmän muodostamiseksi.1980-luvulta lähtien mikrokontrollerit ovat kehittyneet 4-bittisestä ja 8-bittisestä 300 metrin nopeaan mikro-ohjaimeen.

Verrattuna henkilökohtaisissa tietokoneissa käytettyihin yleiskäyttöisiin mikroprosessoreihin, se ei vaadi ulkoista laitteistoa, mikä säästää kustannuksia.Sillä on korkeampi integraatiotaso, mutta sitä rajoittavat vakiintuneet eritelmät ja sillä on suhteellisen spesifiset toiminnot.Sen suurin etu on, että se on pieni ja sopiva upottamiseen instrumentteihin.Siinä on kuitenkin pienempi tallennuskapasiteetti ja yksinkertaisempi tulo- ja lähtörajapinnat.

MSP430-mikrokontroller on 16-bittisten mikrokontrollerien sarja, jonka on valmistanut Texas Instruments, jonka pääominaisuutena on erittäin alhainen virrankulutus.Se käyttää vähentynyttä ohjausjoukkoa (RISC) ja on sekoitettu signaaliprosessori, joka integroi digitaaliset ja analogiset moduulit ja prosessorit.Sillä on alhaisen jännitteen, alhaisen tehonkulutuksen, korkean integraation edut sekä hyvän interferenssin vastaisen kyvyn ja luotettavuuden.Siksi sitä on käytetty laajasti monilla aloilla, kuten langattomassa viestinnässä, autoelektroniikassa, älykkäissä kodeissa, lääketieteellisissä laitteissa ja teollisuusautomaatiossa.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

MSP430 -sarjassa on kolmen tyyppisiä laitteita, nimittäin OTP -tyyppi, flash -tyyppi ja ROM -tyyppi, ja niiden kehitysmenetelmät ovat erilaisia.OTP- ja ROM -tyyppisille laitteille meidän on yleensä käytettävä emulaattoria kehitykseen ja suoritettava sitten sirun ohjelmointi tai peittäminen.Flash -tyyppisillä laitteilla on erittäin kätevä kehitys- ja virheenkorjausympäristö.Koska laitteessa on siru-JTAG-virheenkorjausrajapinta ja sähköisesti poistettava flash-muisti, se voi ladata ohjelman Flashin ensin ja ohjata sitten ohjelman käyttöä laitteen ohjelmiston kautta.Tällä tavoin se voi lukea siru-tietoja JTAG-käyttöliittymän kautta, jotta suunnittelijat ovat virheenkorjauksia ilman emulaattoreiden ja ohjelmoijien tarvetta.Flash -tyyppisissä laitteissa se sisältää myös muita käteviä kehitystyökaluja ja rajapintoja, kuten laitteistoajastimia, ADC: tä jne. Siksi voimme myös valita muita liittyvää kehityskieliä kokoonpanon kielen ja C -kielen lisäksi.

Syy siihen, miksi MSP430-mikrokontrollerilla on erittäin matala virrankulutus, on se, että se on ainutlaatuinen vähentämällä sirun virtalähteen jännitettä ja joustavaa ja hallittavissa olevaa toimintakelloa.

Ensinnäkin MSP430 -sarjan mikrokontrollerin virtalähdejännitealue on 1,8 - 3,6 V.Siksi, kun juoksut kellotaajuudella 1MHz, sirun minimivirta on noin 165 μA.Samanaikaisesti pienin virrankulutus RAM -muistiinpanossa on vain 0,1 μA.Toiseksi tällä mikrokontrollerisarjalla on ainutlaatuinen kellojärjestelmän suunnittelu.MSP430-sarjassa on kaksi erilaista kellojärjestelmää, mukaan lukien peruskellojärjestelmä ja taajuuslukittu silmukka (FLL ja FLL+) kellojärjestelmä, samoin kuin DCO-digitaalisen oskillaattorin kellojärjestelmä.Meidän on käytettävä vain kristallioskillaattoria (kuten DT-26 tai DT-38), jotta saadaan aikaan CPU: n ja erilaisia ​​toiminnallisia vaatimuksia.Lisäksi nämä kellot voidaan kytkeä päälle ja pois päältä ohjeiden hallinnassa, mikä mahdollistaa tehokkaan hallinnan virrankulutuksen tehokkaan hallinnan.

Järjestelmä toimii erilaisissa työtapoissa, mikä johtaa merkittäviin eroihin sirun virrankulutuksessa.Järjestelmässä on kaksi aktiivista moodia (AM) ja viisi pienitehoista tilaa (LPM0 ~ LPM4).Reaaliaikaisessa kellotilassa sirun virrankulutus voi saavutt,5 μA: n korkean tason, kun taas RAM-tilassa sirun virrankulutus voidaan vähentää vähintään 0,1μA: ksi.

Jokainen MSP430-sarjan mikrokontrollerien sarja integroi runsaasti siru- ja siru-oheislaitteita, mukaan lukien vahtikoira (WDT), analoginen vertailu A, TIMER_A0, TIMER_A1, TIMER_B0, UART, SPI, I2C, LAITTEEN MUUTTAMINEN, LCD-DRIV, 10-BIT,/12-bittinen ADC, 16-bittinen σ-Δ ADC, DMA, perusajastin, reaaliaikainen kello (RTC) ja USB-ohjain jne.

MSP430 -mikrokontrollereiden sarja voi saavuttNS -ohjesyklin, jota ajMHz: n kide.Sen 16-bittinen tiedonleveys, 40NS-ohjesykli ja monitoiminen laitteistokertoimen avulla se mahdollistaa tietyt digitaalisen signaalinkäsittelyn algoritmit (kuten FFT jne.).

MSP430-sarjan mikrokontrolleri on 16-bittinen mikrokontrolleri, joka ottaa käyttöön alennetun käskyjoukon (RISC) rakenteen ja siinä on rikkaita osoitetiloita.Tämän mikrokontrollerisarjan ydinohjeet ovat yksinkertaisia, ja saatavilla on myös suuri määrä analogisia ohjeita.Lisäksi suuri joukko rekistereitä ja siru-datamuistia voi osallistua useisiin toimintoihin tarjoamalla tehokkaita taulukon hakukäsittelyohjeita.Nämä ominaisuudet antavat meille mahdollisuuden koota tehokkaita lähdealueita.

Jokaisen MSP430 -mikrokontrollerien sarjan ohjelmamuistot sisältävät OTP-, ROM-, EPROM- ja Flash -tyypit.

MSP430-sarjan mikrokontrollerin CPU on pohjimmiltaan sama kuin yleiskäyttöinen mikroprosessori, mutta se käyttää suunnittelussaan ohjauskeskeisen rakenteen ja ohjejärjestelmän.MSP430 -ytimen CPU -rakenne on suunniteltu virtaviivaisella käskyjoukolla ja korkealla läpinäkyvyydellä, mukaan lukien laitteisto- ja simulaatioohjeiden suorittamat sisäiset ohjeet, jotka perustuvat olemassa oleviin laitteistorakenteisiin.Tämä malli parantaa ohjeen suorittamisen nopeutta ja tehokkuutta, mikä parantaa MSP430: n reaaliaikaisia ​​prosessointimahdollisuuksia.

Se on kytketty prosessoriin MAB: n, MDB: n ja keskeytyspalvelun ja pyyntölinjojen kautta.Perifeeriset moduulit erilaisissa MSP430 -tuotesarjoissa voivat poiketa sekä tyypistä että määrästä.Ne ovat yleensä yhdistelmä perifeerisiä moduuleja, kuten kellomoduuli, vahtikoira, portti, perusajastin, ajastin A, ajastin B, vertailun A, sarjaportti 0, sarjaportti 1, LCD-ohjain, analoginen-digitaalimuunnin, analoginen-Digital Converter, Laitteistokerroin, DMA -ohjain jne.

Helppo ohjelmoida: MSP430 -kehitystyökalut ovat yksinkertaisia ​​ja helppokäyttöisiä, ja käyttäjät voivat toimia käyttämällä erilaisia ​​ohjelmointikieliä, kuten C -kielen ja kokoonpanokielen.

Edullinen hinta: Verrattuna muihin mikrokontrollerisarjoihin, sen hinta on edullisempi ja sopivampi käytettäväksi edullisissa sovelluksissa.

Erityisen tarkan simulaatio: Siinä on sisäänrakennettu tarkkaan analogiset piirit, jotka kykenevät tarkan analogisen signaalin keräämisen ja käsittelyn.

Pieni virrankulutus: MSP430-sarja ottaa käyttöön erilaisia ​​pienitehoisia tekniikoita, jolloin se voi kuluttaa hyvin vähän virtaa valmiustilassa.

Tue useita viestintäprotokollia: Se tukee useita viestintäprotokollia, kuten I2C, SPI, UART jne.

Rajoitettu kehitysresurssit: Toisin kuin muut mikrokontrollerisarjat, MSP430: lla on suhteellisen vähän kehitysresursseja, joten käyttäjien on löydettävä asiaankuuluvat tiedot ja ratkaistava ongelmat itse.

Pieni tallennuskapasiteetti:

Pienempi suorituskyky: Verrattuna muihin korkean suorituskyvyn mikrokontrollerisarjoihin, MSP430 toimii hitaammin eikä sovellu käytettäväksi korkean suorituskyvyn sovellusskenaarioissa.

MSP430 ja 89C51 ovat molemmat mikrokontrollereita, ja ne eroavat seuraavissa näkökohdissa.

Ensinnäkin, koska 89C51-sarjan mikrokontrollerissa on 8-bittinen sisäinen väylä, sen sisäiset funktiomoduulit ovat pohjimmiltaan 8-bittisiä.Vaikka sisäisiä funktionaalisia moduuleja on lisääntynyt merkittävästi, itse rakenteella on suuria rajoituksia, etenkin analogisten funktionaalisten komponenttien lisääminen on vaikeampaa.Sitä vastoin MSP430-sarjan perusarkkitehtuuri on 16-bittinen.Sisäisesti, vaikka dataväylä muunnetaan, on edelleen 16-bittinen väylä ja se on hybridirakenne.Siksi tälle avoimelle arkkitehtuurille, onko se laajent-bittisiä funktionaalisia moduuleja tai 16-bittisiä funktionaalisia moduuleja, kuten funktionaalisten moduulien, kuten analogisen/digitaalisen muuntamisen tai digitaalisen/analogisen muuntamisen, laajentaminen ovat erittäin käteviä.Tämä on myös syy siihen, miksi MSP430 -tuotesarja ja niiden toiminnalliset komponentit kasvavat nopeasti.

Toiseksi heidän kehitystyökalut ovat erilaisia.89C51 on ensimmäinen mikrokontrolleri, joka on päässyt China: lle, joten ihmiset ovat luoneet monia sopivia kehitystyökaluja.Online -ohjelmoinnin toteuttaminen on kuitenkin edelleen suuri ongelma.MSP430 -sarjassa Flash -ohjelman muistin ja JTAG -tekniikan käyttöönoton vuoksi kehitystyökaluista ei ole helppoa käyttää, mutta hinta on myös suhteellisen alhainen.Lisäksi se tukee online -ohjelmointia.

Lisäksi 89C51 on 8-bittinen mikrokontrolleri.Se käyttää kompleksin käskyjoukkoa nimeltä "CISC" 111 ohjeella.MSP430-mikrokontrolleri on 16-bittinen mikrokontrolleri, joka ottaa käyttöön vähentyneen käskyjoukon rakenteen vain 27 tiivisohjeella.Samanaikaisesti suuri joukko analogisia ohjeita hyödyntää lukuisia rekistereitä ja sirutietojen muistia, jolloin he voivat osallistua moniin toimintoihin.Nämä ydinohjeet ovat yhden syklin ohjeita, tehokkaita ja nopeita.

Lopuksi 89C51 -mikrokontrollerin virtalähdejännite on 5 volttia.Siinä on kaksi pienitehoista kulutusmuotoa, nimittäin valmiustila ja virtaustila.Normaaliolosuhteissa sen virrankulutusvirta on 24 mA, kun taas valmiustilassa sen virrankulutusvirta on edelleen 3MA.Jopa virtatilassa sen syöttöjännite voi pudota 2 V: ksi.Tietojen tallentamiseksi sisäiseen RAM -muistiin sen on kuitenkin tarjottava myös noin 50UA virtaa.Vertailun vuoksi MSP430-mikrokontrollereiden sarjassa on erinomainen pieniteho.Siksi MSP430 sopii paremmin akkukäyttöisiin instrumentteihin ja mittarituotteisiin.

• Tiedonhankintajärjestelmä: Mukana 12-bittinen ADC ja vertailu, se integroi eri komponentit, kuten useita ajastimia ja USART, yhdelle sirulle, mikä tekee siitä hyvin sopivan sovellusten tietojen hankintajärjestelmissä.

• Anturisolmu: Pienen virrankulutuksensa vuoksi se sopii langattomille anturiverkoille ja voi pidentää anturisolmujen akkua tehokkaasti.

• Automaattinen ohjausjärjestelmä: MSP430: ta voidaan käyttää automaattisissa ohjausjärjestelmissä, kuten teollisuusohjaus, kodin automaatio ja rakennusautomaatiojärjestelmät.Sen korkea suorituskyky ja pieni virrankulutus tekevät siitä sopivan pitkäaikaiseen ohjaussovellukseen.

• Kannettavat laitteet: Sen erittäin pieni virrankulutus tekee siitä ihanteellisen kannettaville laitteille, kuten kellot, kämmenlaitetut laskimet, urheilunseurantalaitteet ja lääkinnälliset laitteet.

• Älykäs instrumentti: MSP430 -mikrokontrolleri hyödyntää Flash -muistia ohjelmansa tallennuksessa, joka tukee JTAG -online -ohjelmointia käteville tehtäville, kuten ohjelman lataus, simulointi, virheenkorjaus ja päivitykset.Tämä ominaisuus on johtanut sen laajalle levinneeseen adoptioon Smart Meter -kentällä.

• Älykkäät mittarit: MSP430 käytetään laajasti älykkäissä mittarissa.Se tarkkailee virrankulutusta, suorittaa tehokerroinkorjauksen ja välittää toimintoja säilyttäen samalla vähäisen virrankulutuksen, pidentäen merkittävästi akun käyttöikää.

• Lääketieteelliset laitteet: MSP430: n pienen virrankulutuksen ja pienen pakkauksen vuoksi sitä käytetään laajasti lääketieteellisissä laitteissa, mukaan lukien kannettavat lääketieteelliset välineet ja potilaan seurantalaitteet.

Texas Instrumentsin (TI) MSP430-perheen erittäin alhaisten energiaa koskevien 16-bittisten RISC-signaaliprosessorien perhe tarjoaa lopullisen ratkaisun akkukäyttöisiin mittaussovelluksiin.

MSP430ware -ohjelmisto on kokoelma suunnitteluresursseja kehitettäväksi MSP430 MCU: lla, mukaan lukien laaja valikoima erittäin tiivistettyjä ohjelmistokirjastoja.Ohjelmisto on saatavana komponentina Code Composer Studio ™ IDE -pöytä- ja pilviversioiden tai itsenäisenä pakettina.

Pienen virrankäyttö on MSP430: n avainominaisuus.Sen suunnittelu antaa erittäin alhaisen vuodon, ja se toimii yhdestä syöttökiskosta.Tämä antaa erittäin alhaisen virran viemärin, kun prosessori on valmiustilassa.Useita pienitehotiloja tuetaan, mikä tasapainottaa eri sovellusten tarpeita.

Tärkein ero MSP430: n ja Arduinon välillä: Arduino on rakennettu nopeaan menestykseen pelatessaan sen kanssa.Haittapuoli on, että se käyttää yleisiä kirjastoja yksinkertaisimpien asioiden tekemiseen.Kuten tietokone, jossa yksinkertainen 1-linjainen "Hello World" -ohjelma lataa tonnia DLL: itä.MSP vaatii kuitenkin, että teet todella jotain.

MSP430-mikrokontrolleri on sekoitettu signaaliprosessori.Se tarjoaa yhden sirun ratkaisun integroimalla useita erilaisia ​​funktionaalisia analogisia piirejä, digitaalisia piirimoduuleja ja mikroprosessoreita yhdellä sirulla käytännön sovellusvaatimuksiin.