MSPM0G350x系列混合信号微控制器技术解析

描述

Texas Instruments MSPM0G350x/MSPM0G350x-Q1混合信号MCU(带CAN-FD接口)属于MSP高度集成的超低功耗32位MCU系列。这些MSPM0G350x/MSPM0G350x-Q1基于增强型Arm^®^ Cortex ^®^ -M0 +32位内核平台,工作频率高达80MHz。该MCU具有高达128KB嵌入式闪存程序存储器(带内置纠错码 (ECC))和高达32KB SRAM(带硬件奇偶校验选项)。这些MCU提供智能数字外设,例如五个通用定时器、16位高级控制定时器、两个窗口看门狗计时器以及一个具有报警和日历模式的RTC。TI MSPM0G350x/MSPM0G350x-Q1 MCU具有数据完整性和加密外设(AES、CRC和TRNG)以及改进的通信接口(四个UART、两个I^2^C、两个SPI和CAN 2.0/FD)。

数据手册:

*附件:MSPM0G350x-Q1数据手册.pdf

*附件:MSPM0G350x数据手册.pdf

这些MCU支持-40°C至125°C扩展温度范围,可在1.62V至3.6V电源电压范围内工作。MSPM0G350x-Q1器件符合AEC-Q100标准,适用于汽车应用。

特性

  • 芯体
    • ARM 32位Cortex-M0+ CPU,带内存保护单元,频率高达80MHz
  • 工作特性
    • 扩展温度范围:-40°C至125°C
    • 宽电源电压范围:1.62V至3.6V
  • 存储器
    • 高达128KB闪存,带纠错码 (ECC)
    • 高达32KB的SRAM,带硬件奇偶校验
  • 高性能模拟外设
    • 两个同步采样12位4Msps模数转换器 (ADC),具有多达17个外部通道
      • 通过硬件平均功能实现14位的有效分辨率(250ksps时)。
    • 一个12位1MSPS数模转换器,带集成输出缓冲器 (DAC)
    • 两个零漂移零交叉斩波运算放大器 (OPA)
      • 0.5µV/°C漂移,具有斩波
      • 集成可编程增益级,高达32倍
    • 一个通用放大器(GPAMP)
    • 三个高速比较器 (COMP),带8位基准DAC
      • 高速模式下的传播延迟为32ns
      • 支持低至0.7μA的低功耗模式运行
    • ADC、OPA、COMP和DAC之间的可编程模拟连接
    • 可配置1.4V或2.5V内部共享电压基准 (VREF)
    • 集成温度传感器
    • 集成电源监控器
  • 智能数字外设
    • 7通道DMA控制器
    • 数学加速器支持DIV、SQRT、MAC和TRIG计算
    • 七个定时器支持多达22个PWM通道
      • 一个16位通用定时器
      • 一个16位通用定时器支持QEI
      • 两个16位通用定时器支持待机模式下的低功耗运行
      • 一个32位高分辨率通用定时器
      • 两个16位高级定时器,死区支持多达12个PWM通道
    • 两个窗口看门狗定时器
    • 具有报警和日历模式的RTC
  • 经优化的低功耗模式
    • 运行:96µA/Mhz (CoreMark)
    • 睡眠:467µA(4MHz时)
    • 停止:46μA(32kHz时)
    • 待机电流:1.5μA,具有RTC和SRAM保持
    • 关断电流:80nA,具有IO唤醒功能
  • 增强型通信接口
    • 四个UART接口;一个支持 LIN、IrDA、DALI、智能卡、曼彻斯特,三个支持待机模式下的低功耗运行
    • 两个I^2^C接口,最多支持FM+ (1Mbit/s)、SMBus/PmBus以及从停止模式唤醒
    • 2个SPI,1个SPI支持高达32Mbits/s
    • 一个控制器局域网 (CAN) 接口支持CAN 2.0A或B和CAN-FD
  • 时钟系统
    • 内部4MHz至32MHz振荡器,精度高达±1.2% (SYSOSC)
    • 高达80MHz的锁相环 (PLL)
    • 内部32kHz低频振荡器 (LFOSC),精度为±3%
    • 外部4MHz至48MHz晶体振荡器 (HFXT)
    • 外部32kHz晶体振荡器 (LFXT)
    • 外部时钟输入
  • 数据完整性和加密
    • 循环冗余校验器(CRC-16、CRC-32)
    • 真随机数发生器 (TRNG)
    • AES加密,带128位或256位密钥
  • 灵活的I/O特性
    • 高达60GPIO
      • 两个耐受5V电压的IO
      • 两个高驱动IO,驱动强度为20mA
  • 开发支持
    • 2引脚串行线调试 (SWD)
  • 封装选项
    • 64引脚LQFP
    • 48引脚LQFP、VQFN
    • 32引脚VQFN
    • 28引脚VSSOP
  • 系列成员
    • MSPM0G3505:32KB闪存、16KB RAM
    • MSPM0G3506:64KB闪存、32KB RAM
    • MSPM0G3507:128KB闪存、32KB RAM

功能框图

msp

MSPM0G350x系列混合信号微控制器技术解析

一、核心特性

  • 核心处理器‌:32位Cortex-M0+ CPU,主频高达80MHz,配备内存保护单元(MPU)
  • 工作特性‌:扩展温度范围(-40°C至125°C),宽电源电压范围(1.62V至3.6V)
  • 存储资源‌:高达128KB闪存(带ECC)和32KB SRAM(带硬件奇偶校验)
  • 高性能模拟外设‌:
    • 双通道12位4Msps ADC(最多17个外部通道)
    • 12位1MSPS DAC(带集成输出缓冲器)
    • 两个零漂移斩波运算放大器(OPA)
    • 三个高速比较器(COMP)带8位参考DAC
  • 低功耗模式‌:支持多种低功耗模式,最低可达80nA(SHUTDOWN模式)

二、关键外设详解

1. 模拟子系统

模数转换器(ADC)

MSPM0G350x配备了两路高性能ADC:

  • 12位分辨率,4Msps采样率
  • 硬件平均功能可实现14位有效分辨率(250ksps时)
  • 最多17个外部输入通道
  • 内部通道支持温度传感和电源监控

数模转换器(DAC)

  • 12位分辨率,1MSPS输出速率
  • 集成输出缓冲器
  • 支持自校准功能,可校正偏移误差
  • 多种参考电压选择(VDD、外部或内部1.4V/2.5V)

运算放大器(OPA)

  • 零漂移斩波稳定设计
  • 轨到轨输入/输出
  • 可编程增益放大(PGA)功能(最高32倍)
  • 支持多种配置模式(同相、反相、差分等)

2. 数字子系统

CAN-FD接口

  • 符合ISO 11898-1:2015标准
  • 支持最高5Mbps数据传输
  • 专用1KB消息SRAM(带ECC)
  • 可配置的TX/RX缓冲区

定时器系统

  • 高级定时器(TIMAx):
    • 16位上下计数器
    • 互补PWM输出
    • 死区插入
    • 故障处理机制
  • 通用定时器(TIMGx):
    • 支持16位和32位模式
    • 正交编码器接口(QEI)
    • 低功耗运行能力

三、低功耗特性

MSPM0G350x提供了五种主要工作模式,可根据应用需求优化功耗:

  1. RUN模式‌:全功能运行,96μA/MHz(CoreMark基准)
  2. SLEEP模式‌:CPU暂停,外设保持活动,467μA@4MHz
  3. STOP模式‌:部分时钟停止,46μA@32kHz
  4. STANDBY模式‌:仅RTC和SRAM保持,1.5μA
  5. SHUTDOWN模式‌:核心调节器关闭,仅IO唤醒能力,80nA

四、开发支持

TI为MSPM0G350x提供了全面的开发生态系统:

  1. 硬件工具‌:
    • LP-MSPM0G3507 LaunchPad开发套件
    • 支持多种BoosterPack扩展模块
  2. 软件资源‌:
    • MSP Software Development Kit(SDK)
    • Code Composer Studio™ IDE(桌面和云版本)
    • 系统配置工具(SysConfig)
  3. 技术文档‌:
    • MSPM0 G-Series 80-MHz Microcontrollers Technical Reference Manual
    • MSPM0 Bootloader用户指南
    • 丰富的在线培训资源(MSP Academy)

五、典型应用

  1. 电机控制‌:利用高级定时器和PWM输出实现精确控制
  2. 工业自动化‌:CAN-FD接口支持工业网络通信
  3. 智能计量‌:低功耗特性延长电池寿命
  4. 医疗设备‌:高精度模拟前端采集生物信号
  5. 电源管理‌:ADC和比较器实现闭环控制

六、封装选项

MSPM0G350x系列提供多种封装选择,满足不同空间和引脚需求:

  • 64引脚LQFP(12mm×12mm)
  • 48引脚LQFP(9mm×9mm)和VQFN(7mm×7mm)
  • 32引脚VQFN(5mm×5mm)
  • 28引脚VSSOP(7.1mm×3mm)
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