Porovnávacia analýza mikrokontrolérov MSP430 a 89C51: Vlastnosti a aplikácie

Mikropočítač s jedným čipom nie je iba čip so špecifickou logickou funkciou, ale počítačovým systémom integrovaným do čipu.Tento článok predstaví charakteristiky, vývoj, hlavné komponenty, výhody a nevýhody, aplikácie a rozdiely medzi MSP430 a 89C51, aby vám pomohli lepšie porozumieť tomuto mikrokontroléru a poskytnúť silnú podporu pre návrh vloženého systému.

Mikropočítač s jedným čipom je integrovaný obvodový čip.Používa veľmi rozsiahlu technológiu integrovaného obvodu na kombináciu funkcií, ako je CPU Central spracovateľskej jednotky, s možnosťami spracovania údajov, rôznych I/O portov, prerušovacieho systému, pamäte iba na čítanie ROM, RAM s náhodným prístupom, časovač/počítadlo, ako aj obvod ovládača displeja, pulzné modulačné obvody, analógové multiplexory, A/D prevodníky a ďalšie obvody sú integrované na kremíkový čip za vzniku malého, ale úplného systému mikropočítačov.Od osemdesiatych rokov sa mikrokontroléry vyvinuli zo 4-bitových a 8-bitových na súčasné 300 m vysokorýchlostné mikrokontroléry.

V porovnaní s mikroprocesormi s všeobecným účelom používaným v osobných počítačoch nevyžaduje žiadny externý hardvér, čím sa ukladá náklady.Má vyššiu úroveň integrácie, ale je obmedzená zavedenými špecifikáciami a má relatívne špecifické funkcie.Jeho najväčšou výhodou je, že je malý a vhodný na vkladanie do nástrojov.Má však menšiu úložnú kapacitu a jednoduchšie vstupné a výstupné rozhrania.

Microkontroller MSP430 je séria 16-bitových mikrokontrolérov vyrábaných spoločnosťou Texas Instruments s ultra nízkou spotrebou energie ako jej hlavným prvkom.Používa zníženú súpravu inštrukcií (RISC) a je procesor zmiešaného signálu, ktorý integruje digitálne a analógové moduly a procesory.Má výhody nízkeho napätia, nízkej spotreby energie, vysokej integrácie, ako aj dobrých anti-interferenčných schopností a spoľahlivosti.Preto sa široko používa v mnohých oblastiach, ako sú bezdrôtová komunikácia, automobilová elektronika, inteligentné domy, lekárske vybavenie a priemyselná automatizácia.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

Séria MSP430 má tri typy zariadení, konkrétne typ OTP, typ flash a typ ROM a ich vývojové metódy sú rôzne.V prípade zariadení typu OTP a ROM zvyčajne potrebujeme na vývoj emulátora a potom vykonať programovanie alebo maskovanie čipu.Zariadenia typu Flash majú veľmi pohodlné vývojové a ladiace prostredie.Pretože zariadenie má rozhranie ladenia JTAG na čipoch a elektricky vymazateľnú bleskovú pamäť, môže program sťahovať najskôr a potom ovládať prevádzku programu prostredníctvom softvéru v zariadení.Týmto spôsobom dokáže čítať informácie na čipe prostredníctvom rozhrania JTAG pre dizajnérov, aby ladili, bez potreby emulátorov a programátorov.V prípade zariadení typu Flash obsahuje aj ďalšie vhodné vývojové nástroje a rozhrania, ako sú hardvérové ​​časovače, ADC atď. Preto, okrem jazyka montáže a jazyka C, môžeme zvoliť aj ďalšie súvisiace vývojové jazyky podľa konkrétnych potrieb aplikácií.

Dôvod, prečo má mikrokontrolér MSP430, má ultra nízku spotrebu energie, je to, že je jedinečný pri znižovaní napájacieho napätia napájania a flexibilných a ovládateľných prevádzkových hodín.

Po prvé, rozsah napájacieho napätia napätia v mikrokontroléri série MSP430 je 1,8 až 3,6 V.Preto pri behu pri hodinovej frekvencii 1 MHz je minimálny prúd čipu asi 165μA.Zároveň je najnižšia spotreba energie v retencii RAM iba 0,1μA.Po druhé, táto séria mikrokontrolérov má jedinečný dizajn systému hodinových systémov.V sérii MSP430 existujú dva rôzne hodinové systémy, vrátane základného systému hodinov a systémového systému frekvenčnej slučky (FLL a FLL+), ako aj systém DCO digitálneho oscilátora.Potrebujeme iba kryštálový oscilátor (napríklad DT-26 alebo DT-38), aby sme poskytli hodiny pre CPU a rôzne funkčné požiadavky.Okrem toho sa tieto hodiny môžu zapnúť a vypínať pod kontrolou pokynov, čo umožňuje účinnú kontrolu celkovej spotreby energie.

Systém funguje v rôznych pracovných režimoch, čo vedie k významným rozdielom v spotrebe energie ChIP.V systéme sú dva aktívne režimy (AM) a päť režimov s nízkym výkonom (LPM0 ~ LPM4).V režime hodín v reálnom čase môže spotreba energie čipu dosiahnuť vysokú úroveň 2,5 uA, zatiaľ čo v režime zadržania RAM sa spotreba energie čipu môže znížiť na minimum 0,1 uA.

Každá séria mikrokontrolérov série MSP430 integruje množstvo periférnych zariadení na čipoch a na čipoch, vrátane strážneho psa (WDT), analógového porovnávača A, Timer_a0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, Hardvéru, LCD Driver, 10-BITI./12-bit ADC, 16-bitový σ-ô ADC, DMA, základný časovač, hodiny v reálnom čase (RTC) a USB radič atď.

Séria mikrokontrolérov MSP430 môže dosiahnuť inštrukčný cyklus 40NS poháňaný kryštálom 25 MHz.Jeho 16-bitová šírka údajov, inštruktážny cyklus 40NS a multifunkčný multiplikátor hardvéru jej umožňujú implementovať určité algoritmy pre spracovanie digitálneho signálu (napríklad FFT atď.).

Mikrokontrolér série MSP430 je 16-bitový mikrokontrolér, ktorý prijíma štruktúru zníženej súpravy inštrukcií (RISC) a má bohaté režimy adresovania.Základné pokyny tejto série mikrokontrolérov sú jednoduché a existuje aj veľké množstvo analógových pokynov.Okrem toho sa na rôznych operáciách môže zúčastniť veľké množstvo registrov a dátovej pamäte na čipoch, čo poskytuje efektívne pokyny na spracovanie spracovania tabuľky.Tieto charakteristiky nám umožňujú zostaviť efektívne zdrojové programy.

Programové spomienky na každú sériu mikrokontrolérov MSP430 zahŕňajú typy OTP, ROM, EPROM a Flash.

CPU mikrokontroléru série MSP430 je v podstate rovnaký ako všeobecný mikroprocesor, ale vo svojom návrhu prijíma riadiaci systém a výučbový systém.Štruktúra CPU CPU MSP430 je navrhnutá so zefektívnenou množinou inštrukcií a vysokou priehľadnosťou vrátane interných pokynov vykonaných pomocou hardvérových a simulačných pokynov založených na existujúcich hardvérových štruktúrach.Tento návrh zlepšuje rýchlosť a efektívnosť vykonávania inštrukcií, čím sa zvyšuje možnosti spracovania MSP430 v reálnom čase.

Je pripojený k CPU prostredníctvom služieb MAB, MDB a prerušenia a žiadosti o riadky.Periférne moduly v rôznych produktových sériách MSP430 sa môžu líšiť v type aj v množstve.Zvyčajne ide o kombináciu periférnych modulov, ako je napríklad hodinový modul, strážny pes, port, základný časovač, časovač A, časovač B, porovnávací A, sériový port 0, sériový port 1, ovládač LCD, analógový digitálny prevodník, analógový port-Digitálny prevodník, multiplikátor hardvéru, ovládač DMA atď.

Jednoduché programovanie: Vývojové nástroje MSP430 sú jednoduché a ľahko použiteľné a používatelia môžu fungovať pomocou rôznych programovacích jazykov, ako je jazyk jazyka C a montáž.

Cena Cena: V porovnaní s inými sériami mikrokontrolérov je jej cena cenovo dostupnejšia a vhodnejšia na použitie v lacných aplikáciách.

Vysoko presná simulácia: Má vstavané vysoko presné analógové obvody, ktoré sú schopné presného zberu a spracovania analógového signálu.

Nízka spotreba energie: Séria MSP430 prijíma rôzne technológie s nízkym výkonom, čo jej umožňuje konzumovať veľmi malý výkon v pohotovostnom režime.

Podporte viacero komunikačných protokolov: podporuje viac komunikačných protokolov, ako sú I2C, SPI, UART atď. Na uľahčenie komunikácie s inými zariadeniami.

Obmedzené rozvojové zdroje: Na rozdiel od ďalších sérií mikrokontrolérov má MSP430 relatívne málo rozvojových zdrojov, takže používatelia musia nájsť relevantné informácie a riešiť problémy sami.

Malá úložná kapacita: Jeho úložná kapacita je relatívne malá a nie je vhodná pre aplikačné scenáre, ktoré vyžadujú veľké množstvo programov a ukladanie údajov.

Nižší výkon: V porovnaní s inými vysokovýkonnými sériami mikrokontrolérov MSP430 prevádzkuje pomalšie a nie je vhodný na použitie vo vysokovýkonných scenároch aplikácií.

MSP430 a 89C51 sú mikrokontroléry a líšia sa v nasledujúcich aspektoch.

Po prvé, pretože mikrokontrolér série 89C51 má 8-bitovú internú zbernicu, jej vnútorné funkčné moduly sú v podstate 8-bitové.Aj keď sa vnútorné funkčné moduly významne zvýšili, samotná štruktúra má veľké obmedzenia, najmä pridanie analógových funkčných komponentov je ťažšie.Naopak, základná architektúra série MSP430 je 16-bitová.Interne, hoci sa dátová zbernica prevádza, stále existuje 16-bitová zbernica a je to hybridná štruktúra.Preto je pre túto otvorenú architektúru, či už ide o rozšírenie 8-bitových funkčných modulov alebo 16-bitových funkčných modulov, ako napríklad rozširovanie funkčných modulov, ako je analógová/digitálna konverzia alebo digitálna/analógová konverzia, veľmi pohodlné.To je tiež dôvod, prečo sa séria produktov MSP430 a ich funkčné zložky rýchlo zvyšujú.

Po druhé, ich vývojové nástroje sú rôzne.89C51 je prvý mikrokontrolér, ktorý vstúpil do China, takže ľudia vytvorili veľa vhodných vývojových nástrojov.Ako implementovať online programovanie je však stále veľkým problémom.V prípade série MSP430 sa v dôsledku zavedenia programu Flash Program Pamäť a technológie JTAG nielen vývojové nástroje sa dajú ľahko používať, ale cena je tiež relatívne nízka.Okrem toho podporuje online programovanie.

Ďalej je 89C51 8-bitový mikrokontrolér.Používa komplexnú súpravu inštrukcií s názvom „CISC“ s 111 pokynmi.Mikrokontrolér MSP430 je 16-bitový mikrokontrolér, ktorý prijíma štruktúru zníženej inštrukcie s iba 27 stručnými pokynmi.Zároveň veľké množstvo analógových pokynov využíva početné registre a dátovú pamäť na čipe, čo im umožňuje zúčastňovať sa na rôznych operáciách.Tieto základné pokyny sú pokyny pre jedno cyklu, výkonné a rýchle.

Nakoniec napájacie napájacie napätie samotného mikrokontroléra 89C51 je 5 voltov.Má dva režimy nízkej spotreby spotreby, konkrétne pohotovostný režim a režim zapnutia.Za normálnych okolností je jej prúd spotreby energie 24 mA, zatiaľ čo v pohotovostnom režime je jeho spotreba energie stále 3MA.Dokonca aj v režime zapnutia môže jeho napájacie napätie klesnúť na 2V.Aby sa však uložili údaje do interného pamäte RAM, musí tiež poskytnúť približne 50UA súčasnej.V porovnaní s tým majú séria mikrokontrolérov MSP430 vynikajúci výkon s nízkym výkonom.Preto je MSP430 vhodnejší pre prístroje a výrobky z meračov.

• Systém na získavanie údajov: Vzhľadom na 12-bitový ADC a komparátor integruje rôzne komponenty, ako sú viacero časovačov a USART, na jeden čip, ktorý ho robí dobre vhodným pre aplikácie v systémoch na získavanie údajov.

• Senzorový uzol: Vzhľadom na nízku spotrebu energie je vhodný pre bezdrôtové senzorové siete a môže účinne predĺžiť výdrž batérie senzorových uzlov.

• Automatický riadiaci systém: MSP430 sa môže použiť v automatických riadiacich systémoch, ako sú priemyselné ovládanie, automatizácia domácnosti a automatizácia budov.Vďaka svojej vysokej výkonnosti a nízkej spotrebe energie je vhodný pre aplikácie na riadenie dlhodobého riadenia.

• Prenosné zariadenia: Vďaka extrémne nízkej spotrebe energie je ideálna pre prenosné zariadenia, ako sú hodinky, vreckové kalkulačky, športové sledovače a zdravotnícke pomôcky.

• Smart Instrument: Microkontroller MSP430 využíva ako ukladanie programu Flash Memory, podporuje online programovanie JTAG pre pohodlné úlohy, ako sú sťahovanie programu, simulácia, ladenie a aktualizácia.Táto funkcia viedla k rozsiahlemu prijatiu v poli Smart Meter.

• Inteligentné merače: MSP430 sa široko používa v inteligentných meračoch.Monitoruje využitie energie, vykonáva korekciu faktora a komunikuje funkcie pri zachovaní nízkej spotreby energie, čo výrazne predlžuje výdrž batérie.

• Lekárske vybavenie: Vzhľadom na nízku spotrebu energie a malé balenie MSP430 sa široko používa v lekárskom vybavení vrátane prenosných lekárskych nástrojov a monitorovacieho zariadenia pacientov.

Rodina MSP430 s ultra-nízkym výkonom 16-bitových procesorov zmiešaných signálov RISC z Texas Instruments (TI) poskytuje konečné riešenie pre aplikácie merania napájaného z batérie.

Softvér MSP430ware je zbierka zdrojov dizajnu na vývoj s MSP430 MCU vrátane širokého výberu vysoko abstrahovaných softvérových knižníc.Softvér je k dispozícii ako súčasť verzií Desktop a Cloud Composer Composer Studio ™ IDE alebo ako samostatný balík.

Prevádzka s nízkym výkonom je kľúčovým prvkom MSP430.Jeho dizajn poskytuje veľmi nízky únik a pracuje z jednej zásobovacej koľajnice.To dáva extrémne nízky prúdový odtok, keď je procesor v pohotovostnom režime.Podporuje sa niekoľko režimov s nízkym výkonom, ktoré vyvážia potreby rôznych aplikácií.

Hlavný rozdiel medzi MSP430 a Arduino: Arduino je postavený pre rýchly úspech pri hraní s ním.Nevýhodou je, že na to, aby robil najjednoduchšie veci, používa všeobecné knižnice.Rovnako ako počítač, kde jednoduchý 1-riadkový program „Hello World“ načíta veľa DLL.MSP však vyžaduje, aby ste niečo skutočne urobili.

Mikrokontrolér MSP430 je procesor zmiešaného signálu.Poskytuje riešenie s jedným čipom integráciou niekoľkých rôznych funkčných analógových obvodov, modulov digitálnych obvodov a mikroprocesorov na jeden čip pre praktické požiadavky na aplikáciu.