MSP430nbsp;单片机的特点

控制/MCU

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描述

处理能力强   MSP430系列单片机是一个16位的单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式(7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。 运算速度快   MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下,实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加运算)相配合,能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。 超低功耗   MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。   首先,MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时,芯片的电流最低会在165μA左右,RAM 保持模式下的最低功耗只有0.1μA。   其次,独特的时钟系统设计。在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统:基本时钟系统、锁频环(FLL 和FLL+)时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器(32768Hz),也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下,打开和关闭,从而实现对总体功耗的控制。   由于系统运行时开启的功能模块不同,即采用不同的工作模式,芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0~LPM4)。在实时时钟模式下,可达2.5μA ,在RAM 保持模式下,最低可达0.1μA 。 片内资源丰富   MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗(WDT)、模拟比较器A、定时器A0(Timer_A0)、定时器A1(Timer_A1)、定时器B0(Timer_B0)、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器(Basic Timer)、实时时钟(RTC)和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中,看门狗可以使程序失控时迅速复位;模拟比较器进行模拟电压的比较,配合定时器,可设计出 A/D 转换器;16 位定时器(Timer_A 和 Timer_B)具有捕获/比较功能,大量的捕获/比较寄存器,可用于事件计数、时序发生、 PWM 等;有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用;具有较多的 I/O 端口,P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入;10/12位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率,最高可达200kbps ,能够满足大多数数据采集应用;能直接驱动液晶多达 160 段;实现两路的 12 位 D/A 转换;硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展;以及为了增加数据传输速度,而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。   另外,MSP430 系列单片机的中断源较多,并且可以任意嵌套,使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时,中断唤醒只需5μs。 方便高效的开发环境   MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三种类型的器件,这些器件的开发手段不同。对于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片;对于 FLASH 型则有十分方便的开发调试环境,因为器件片内有 JTAG 调试接口,还有可电擦写的 FLASH 存储器,因此采用先下载程序到 FLASH 内,再在器件内通过软件控制程序的运行,由 JTAG 接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台 PC 机和一个 JTAG 调试器,而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和 C 语言。[1] MSP430单片机家族 MSP430x1xx 系列   基于闪存或 ROM 的超低功耗 MCU,提供 8MIPS,工作电压为 1.8V - 3.6V,具有高达 60KB 的闪存和各种高性能模拟及智能数字外设。   超低功耗低至:   0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 实时时钟模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之内快速从待机模式唤醒   器件参数:   闪存选项:1KB – 60KB ROM 选项:1KB – 16KB RAM 选项:512B – 10KB GPIO 选项:14、22、48 引脚 ADC 选项:10 和 12 位斜率 SAR 其它集成外设:模拟比较器、DMA、硬件乘法器、SVS、12 位 DAC MSP430F2xx 系列   基于闪存的超低功耗 MCU,在 1.8V - 3.6V 的工作电压范围内性能高达 16MIPS。包含极低功耗振荡器 (VLO)、内部上拉/下拉电阻和低引脚数选择。   超低功耗低至:   0.1μA RAM 保持模式 0.3μA 待机模式 (VLO) 0.7μA 实时时钟模式 220μA/MIPS 工作模式 在 1μs 之内超快速地从待机模式唤醒   器件参数:   闪存选项:1KB – 120KB RAM 选项:128B – 8KB GPIO 选项:10、16、24、32、48、64 引脚 ADC 选项:10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外设:模拟比较器、硬件乘法器、DMA、SVS、12 位 DAC、运算放大器 MSP430C3xx 系列   旧款的 ROM 或 OTP 器件系列,工作电压为 2.5V - 5.5V,高达 32KB ROM、4MIPS 和 FLL。   超低功耗低至:   0.1μA RAM 保持模式 0.9μA 实时时钟模式 160μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之内快速从待机模式唤醒   器件参数:   ROM 选项:2KB – 32KB RAM 选项:512B – 1KB GPIO 选项:14、40 引脚 ADC 选项:14 位斜率 SAR 其它集成外设:LCD 控制器、硬件乘法器 MSP430x4xx 系列   基于 LCD 闪存或 ROM 的器件系列,提供 8-16MIPS,包含集成 LCD 控制器,工作电压为 1.8V-3.6V,具有 FLL 和 SVS。低功耗测量和医疗应用的理想选择。   超低功耗低至:   0.1μA RAM 保持模式 0.7μA 实时时钟模式 200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之内快速从待机模式唤醒   器件参数:   闪存/ROM 选项:4kB – 120KB RAM 选项:256B – 8KB GPIO 选项:14、32、48、56、68、72、80 引脚 ADC 选项:10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-Δ ADC 其它集成外设:LCD 控制器、模拟比较器、12 位 DAC、DMA、硬件乘法器、运算放大器、USCI 模块 MSP430F5xx 系列   新款基于闪存的产品系列,具有最低工作功耗,在 1.8V-3.6V 的工作电压范围内性能高达 25MIPS。包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。   超低功耗低至:   0.1μA RAM 保持模式 2.5μA 实时时钟模式 165μA/MIPS 工作模式 在 5μs 之内快速从待机模式唤醒   器件参数:   闪存选项:高达 256KB RAM 选项:高达 16KB ADC 选项:10 和 12 位 SAR 其它集成外设:USB、模拟比较器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12 位 DAC [2] MSP430与89C51的比较   首先,89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的是复杂指令集(CISC),共具有 111 条指令,12个时钟周期 = 1个指令周期。而 MSP430 单片机是16位单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,只有简洁的 27 条指令,1个时钟周期 = 1个指令周期,大量的指令则是模拟指令,众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令,功能强,运行的速度快。   其次,89C51单片机本身的电源电压是5V,有两种低功耗方式:待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为24mA ,在待机状态下,其耗电电流仍为 3mA ;即使在掉电方式下,电源电压可以下降到2V ,但是为了保存内部 RAM 中的数据,还需要提供约 50μA 的电流。而 MSP430 系列单片机在低功耗方面的优越之处,则是89C51系列不可比拟的。正因为如此,MSP430 更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。   再者,89C51系列单片机由于其内部数据总线是8 位的,其内部功能模块基本上都是8 位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加,但是受其结构本身的限制很大,尤其模拟功能部件的增加更显困难。 MSP430 系列其基本架构是16位的,同时在其内部的数据总线经过转换还存在 8 位的总线,在加上本身就是混合型的结构,因而对它这样的开放型的架构来说,无论扩展 8 位的功能模块,还是16位的功能模块,即使扩展模/数转换或数/模转换这类的功能模块也是很方便的。   最后,在开发工具上面,对于89C51来说,不能在线编程。对于 MSP430 系列而言,由于引进了Flash 型程序存储器和 JTAG 技术,不仅可以实现在线编程和仿真,而且使开发工具变得简便,价格也相对低廉。[

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