Сравнительный анализ микроконтроллеров MSP430 и 89C51: функции и приложения

Одиночный микрокомпьютер - это не просто чип с определенной логической функцией, но и компьютерная система, интегрированная в чип.Эта статья представит характеристики, разработку, основные компоненты, преимущества и недостатки, приложения и различия между MSP430 и 89C51, чтобы помочь вам лучше понять этот микроконтроллер и обеспечить сильную поддержку дизайна встроенной системы.

Микрокомпьютер с одним чипсом является интегрированной цепью.Он использует очень крупномасштабную технологию интегрированной схемы для объединения функций, таких как ЦП центральной обработки, с возможностями обработки данных, различными портами ввода-вывода, системой прерываний, ПЗУ памяти только для чтения, ОЗУ памяти случайного доступа, таймер/Счетчик, а также цепь драйвера отображения, схемы модуляции с широким импульсом, аналоговые мультиплексоры, конвертеры A/D и другие схемы интегрированы на кремниевую чип, образуя небольшую, но полную систему микрокомпьютера.С 1980-х годов микроконтроллеры разработали от 4-битных и 8-битных до текущих высокоскоростных микроконтроллеров 300 м.

По сравнению с микропроцессорами общего назначения, используемых на персональных компьютерах, он не требует внешнего оборудования, что экономит затраты.Он имеет более высокий уровень интеграции, но ограничен установленными спецификациями и имеет относительно специфические функции.Его самое большое преимущество заключается в том, что он маленький и подходит для внедрения в инструменты.Тем не менее, он имеет меньшую емкость хранения и более простые интерфейсы ввода и выходных данных.

Microcontroller MSP430-это серия 16-битных микроконтроллеров, изготовленных Texas Instruments с сверхнизким энергопотреблением в качестве основной функции.Он использует сниженный набор инструкций (RISC) и представляет собой процессор смешанного сигнала, который интегрирует цифровые и аналоговые модули и процессоры.Он обладает преимуществами низкого напряжения, низкого энергопотребления, высокой интеграции, а также хорошей способности и надежности противоположных.Таким образом, он широко использовался во многих областях, таких как беспроводная связь, автомобильная электроника, умные дома, медицинское оборудование и промышленная автоматизация.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

Серия MSP430 имеет три типа устройств, а именно тип OTP, тип вспышки и тип ПЗУ, а их методы разработки разные.Для устройств типа OTP и ROM нам обычно нужно использовать эмулятор для разработки, а затем выполнить программирование или маскирование чипа.Устройства типа Flash имеют очень удобную среду разработки и отладки.Поскольку устройство имеет интерфейс отладки отладки JTAG и электрически стиральную флэш-память, оно может сначала загрузить программу, а затем управлять выполнением программы через программное обеспечение на устройстве.Таким образом, он может читать информацию на чипе через интерфейс JTAG, чтобы дизайнеры были отладкой, без необходимости эмуляторов и программистов.Для устройств The Flash типа он также содержит другие удобные инструменты и интерфейсы разработки, такие как торговые таймеры, АЦП и т. Д. Помимо языка сборки и языка C, мы также можем выбрать другие связанные языки разработки в соответствии с конкретными потребностями приложений.

Причина, по которой микроконтроллер MSP430 обладает сверхнизким энергопотреблением, заключается в том, что он уникален в уменьшении напряжения питания чипа и гибких и управляемых рабочих часах.

Прежде всего, диапазон напряжений питания микроконтроллера серии MSP430 составляет от 1,8 до 3,6 В.Следовательно, при работе на тактовой частоте 1 МГц минимальный ток чипа составляет около 165 мкА.В то же время самое низкое энергопотребление в режиме удержания оперативной памяти составляет всего 0,1 мкА.Во -вторых, эта серия микроконтроллеров имеет уникальный дизайн системы часов.В серии MSP430 существует две разные тактовые системы, включая базовую систему тактовой системы и систему с частотой цифровой цифры (FLL и FLL+), а также систему часов цифрового генератора DCO.Нам нужно использовать только кристаллический генератор (например, DT-26 или DT-38) для обеспечения часов для процессора и различных функциональных требований.Кроме того, эти часы могут быть включены и выключаются под контролем инструкций, что позволяет эффективно контролировать общее энергопотребление.

Система работает в разных рабочих режимах, что приводит к значительным различиям в энергопотреблении чипа.В системе есть два активных режима (AM) и пять режимов с низкой мощностью (LPM0 ~ LPM4).В режиме часов в реальном времени энергопотребление чипа может достигать высокого уровня 2,5 мкА, в то время как в режиме удержания оперативной памяти энергопотребление чипа может быть уменьшено до минимум 0,1 мкА.

Каждая серия микроконтроллеров серии MSP430 интегрирует множество периферийных устройств на чипе и на Chip, в том числе сторожевой пейзаж (WDT), аналоговый компаратор A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, аппаратный множитель, драйвер LCD, 10-битный/12-битный ADC, 16-битный σ-Δ ADC, DMA, базовый таймер, часы в реальном времени (RTC) и USB-контроллер и т. Д.

Серия микроконтроллеров MSP430 может достичь цикла инструкций 40NS, управляемого кристаллом 25 МГц.Его 16-битная ширина данных, 40NS-цикл инструкций и многофункциональный аппаратный множитель позволяют реализовать определенные алгоритмы для обработки цифровых сигналов (например, FFT и т. Д.).

Микроконтроллер серии MSP430 представляет собой 16-битный микроконтроллер, который принимает структуру снижения набора инструкций (RISC) и имеет богатые режимы адресации.Основные инструкции этой серии микроконтроллеров просты, и есть также большое количество доступных аналоговых инструкций.Кроме того, большое количество регистров и памяти данных в рамках данных могут участвовать в различных операциях, предоставляя эффективные инструкции по обработке таблиц.Эти характеристики позволяют нам компилировать эффективные исходные программы.

Воспоминания программы каждой серии микроконтроллеров MSP430 включают типы OTP, ROM, EPROM и Flash.

ЦП микроконтроллера серии MSP430 в основном такой же, как и микропроцессор общего назначения, но он принимает ориентированную на контроль структуру и систему обучения в своей конструкции.Структура CPU Core MSP430 разработана с помощью оптимизированного набора инструкций и высокой прозрачности, включая внутренние инструкции, выполняемые инструкциями по аппаратным и моделированию на основе существующих аппаратных структур.Этот дизайн улучшает скорость и эффективность выполнения инструкций, тем самым повышая возможности обработки в реальном времени MSP430.

Он подключен к процессору через MAB, MDB и линии обслуживания и запросов прерывания.Периферические модули в различных сериях продуктов MSP430 могут отличаться как по типу, так и по количеству.Обычно они представляют собой комбинацию периферических модулей, таких как часовой модуль, сторож, порт, базовый таймер, таймер A, таймер B, компаратор A, последовательный порт 0, последовательный порт 1, ЖК-драйвер, аналого-цифровый преобразователь, аналог-Дигитальный преобразователь, аппаратный множитель, контроллер DMA и т. Д.

Легко в программе: инструменты разработки MSP430 просты и просты в использовании, и пользователи могут работать с использованием различных языков программирования, таких как язык C и язык сборки.

Доступная цена: по сравнению с другими сериями микроконтроллеров, ее цена более доступна и подходит для использования в недорогих приложениях.

Высокое моделирование: он имеет встроенные высокопрофессиональные аналоговые схемы, способные к точному сбору и обработке аналоговых сигналов.

Низкое энергопотребление: серия MSP430 принимает различные технологии с низкой мощностью, что позволяет ей потреблять очень мало мощности в режиме ожидания.

Поддержите несколько протоколов связи: он поддерживает несколько протоколов связи, таких как I2C, SPI, UART и т. Д., Для облегчения общения с другими устройствами.

Ограниченные ресурсы разработки: в отличие от других серий микроконтроллеров, MSP430 имеет относительно мало ресурсов разработки, поэтому пользователи должны сами найти соответствующую информацию и решать проблемы.

Небольшая емкость: его емкость хранилища относительно небольшая и не подходит для сценариев применения, которые требуют большого количества программ и хранения данных.

Более низкая производительность: по сравнению с другими высокоэффективными сериями микроконтроллеров, MSP430 работает медленнее и не подходит для использования в сценариях применения высокопроизводительных приложений.

MSP430 и 89C51 являются микроконтроллерами, и они различаются в следующих аспектах.

Прежде всего, поскольку микроконтроллер серии 89C51 имеет 8-битную внутреннюю шину, его внутренние функциональные модули в основном 8-битные.Хотя внутренние функциональные модули были значительно увеличены, сама структура имеет большие ограничения, особенно добавление аналоговых функциональных компонентов более сложно.Напротив, основная архитектура серии MSP430 составляет 16-битную.Внутренне, хотя шина данных преобразуется, все еще есть 16-битная шина, и это гибридная структура.Следовательно, для этой открытой архитектуры, будь то расширение 8-битных функциональных модулей или 16-битных функциональных модулей, таких как расширение функциональных модулей, таких как аналоговое/цифровое преобразование или цифровое/аналоговое преобразование, очень удобны.Это также является причиной, по которой серия продуктов MSP430 и их функциональные компоненты быстро увеличиваются.

Во -вторых, их инструменты разработки разные.89C51 - первый микроконтроллер, который входит в China, поэтому люди создали много подходящих инструментов разработки.Тем не менее, как реализовать онлайн -программирование по -прежнему является большой проблемой.Для серии MSP430, благодаря внедрению памяти Flash Program и технологии JTAG, не только инструменты разработки стали простыми в использовании, но и цена также относительно низкая.Кроме того, он поддерживает онлайн -программирование.

Кроме того, 89C51 представляет собой 8-битный микроконтроллер.Он использует сложный набор инструкций, называемый «Cisc» с 111 инструкциями.Микроконтроллер MSP430 представляет собой 16-битный микроконтроллер, который принимает сниженную структуру набора инструкций только с 27 краткими инструкциями.В то же время в большом количестве аналоговых инструкций используется многочисленные регистры и память данных в чипе, что позволяет им участвовать в различных операциях.Эти основные инструкции являются инструкциями с одним циклом, мощными и быстрыми.

Наконец, напряжение питания самого микроконтроллера 89C51 составляет 5 вольт.Он имеет два режима потребления с низким энергопотреблением, а именно режим ожидания и режим питания.При нормальных обстоятельствах ток энергопотребления составляет 24 мА, в то время как в режиме ожидания его ток энергопотребления все еще остается 3MA.Даже в режиме питания его напряжение питания может упасть до 2 В.Однако для того, чтобы сохранить данные во внутренней оперативной памяти, он также должен предоставить около 50UA тока.Для сравнения, серия микроконтроллеров MSP430 имеет превосходную производительность с низкой мощью.Таким образом, MSP430 более подходит для инструментов с батарейным питанием и измерительных продуктов.

• Система сбора данных: с 12-разрядным АЦП и компаратором, он интегрирует различные компоненты, такие как несколько таймеров и USART, на один чип, что делает его хорошо подходящим для приложений в системах сбора данных.

• Узел датчика: из -за его низкого энергопотребления он подходит для беспроводных сенсорных сетей и может эффективно продлевать срок службы батареи узлов датчиков.

• Автоматическая система управления: MSP430 может использоваться в автоматических системах управления, таких как промышленное управление, домашняя автоматизация и системы автоматизации здания.Его высокая производительность и низкое энергопотребление делают его подходящим для продолжительных управляющих приложений.

• Портативные устройства: его чрезвычайно низкое энергопотребление делает его идеальным для портативных устройств, таких как часы, портативные калькуляторы, спортивные трекеры и медицинские устройства.

• Smart Instrument: микроконтроллер MSP430 использует флэш -память в качестве программного хранилища, поддержки онлайн -программирования JTAG для удобных задач, таких как загрузка программы, моделирование, отладка и обновления.Эта функция привела к его широко распространенному внедрению в поле Smart Meter.

• Умные счетчики: MSP430 широко используется в интеллектуальных счетчиках.Он контролирует использование питания, выполняет коррекцию коэффициента мощности и передает функции, сохраняя при этом низкое энергопотребление, значительно продлевая срок службы батареи.

• Медицинское оборудование: из -за низкого энергопотребления и небольшого пакета MSP430 он широко используется в медицинском оборудовании, включая портативные медицинские приборы и оборудование для мониторинга пациентов.

Семейство MSP430 16-битных процессоров смешанных сигналов RISC с ультра-низкой мощностью из Texas Instruments (TI) обеспечивает окончательное решение для применений измерений с батареей.

Программное обеспечение MSP430Ware представляет собой набор дизайнерских ресурсов для разработки с MSP430 MCU, включая широкий выбор библиотек с высоким абстрактным программным обеспечением.Программное обеспечение доступно в качестве компонента Code Composer Studio ™ IDE Desktop и облачных версий, или в качестве автономного пакета.

Низкая работа питания является ключевой особенностью MSP430.Его конструкция дает очень низкую утечку, и он работает от одной рельсы.Это дает чрезвычайно низкий источник тока, когда процессор находится в режиме ожидания.Поддерживаются несколько режимов низкой мощности, которые уравновешивают потребности различных приложений.

Основное различие между MSP430 и Arduino: Arduino создан для быстрого успеха при игре с ним.Недостаток заключается в том, что он использует общие библиотеки, чтобы сделать самые простые вещи.Как и ПК, где простая 1-строчная программа «Hello World» загружает тонны DLL.MSP, однако, требует, чтобы вы действительно что -то сделали.

Микроконтроллер MSP430 представляет собой процессор смешанного сигнала.Он обеспечивает решение для одного чипа, интегрируя несколько различных функциональных аналоговых схем, модулей цифровых цепей и микропроцессоров в одном чипе для практических требований применения.