Texas Instruments MSPM0G110x混合信号微控制器技术解析

描述

Texas Instruments MSPM0G110x混合信号微控制器具有高达128KB闪存(带内置纠错码ECC)和高达32KB受ECC保护的SRAM(带硬件奇偶校验)。MSPM0G110x是MSP高度集成、超低功耗32位MCU系列的一部分,基于增强型Arm® Cortex®-M0+ 32位内核平台,工作频率高达80MHz。该款高性价比MCU提供高性能模拟外设集成,支持-40°C至+105°C扩展温度范围,工作电源电压范围为1.62V至3.6V。

数据手册:*附件:Texas Instruments MSPM0G110x混合信号微控制器数据手册.pdf

TI MSPM0G110x MCU非常适合用于电机控制、家用电器、不间断电源 (UPS) 和逆变器、医疗和保健、电网基础设施、照明和其他应用。

特性

  • ARM 32位Cortex-M0+ CPU,带内存保护单元,频率高达80MHz
  • 扩展温度范围:-40°C至105°C
  • 宽电源电压范围:1.62V至3.6V
  • 存储器
    • 高达64KB闪存,内置ECC
    • 高达32KB的ECC保护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)。
    • 一个通用放大器 (GPAMP)
    • 可配置1.4V或2.5V内部共享电压基准 (VREF)
    • 集成温度传感器
  • 智能数字外设
    • 7通道DMA控制器
    • 两个16位高级控制定时器,支持死区插入和故障处理
    • 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位通用定时器
      • 两个16位高级定时器,带死区
    • 两个窗口看门狗定时器
    • 具有报警和日历模式的RTC
  • 增强型通信接口
    • 四个UART接口;一个支持LIN、IrDA、DALI、智能卡和曼彻斯特 (Manchester) 编码,三个支持待机模式下的低功耗运行
    • 两个^I2C^接口,支持FM+(高达1Mb/s)、SMBus/PMBus以及从STOP模式唤醒
    • 2个SPI接口,其中1个SPI接口支持高达32Mbits/s
  • 经优化的低功耗模式
    • 运行:96µA/Mhz (CoreMark)
    • 睡眠:200μA(4MHz时)
    • 停止:50μA(32kHz时)
    • 待机电流:1.5μA,具有RTC和SRAM保持
    • 关断电流:100nA,具有IO唤醒功能
  • 时钟系统
    • 内部4MHz至32MHz振荡器,精度高达±1% (SYSOSC)
    • 高达80MHz的锁相环 (PLL)
    • 内部32kHz振荡器 (LFOSC)
    • 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)
  • 灵活的I/O
    • 多达60个GPIO
    • 两个耐受5V电压的IO
    • 两个高驱动IO,驱动强度为20mA
  • 2引脚串行线调试 (SWD) 开发支持
  • 封装选项
    • 64引脚LQFP
    • 48引脚LQFP、VQFN
    • 32引脚VQFN
    • 28引脚VSSOP
    • 24引脚VQFN
  • 系列成员
    • MSPM0G1105:32KB闪存、16KB RAM
    • MSPM0G1106:64KB闪存、32KB RAM
    • MSPM0G1107:128KB闪存、32KB RAM
  • 开发套件与软件
    • LP-MSPM0G3507 LaunchPad™开发套件
    • MSP软件开发套件 (SDK)

功能框图

高度集成

Texas Instruments MSPM0G110x混合信号微控制器技术解析

一、产品概述

Texas Instruments MSPM0G110x系列是基于Arm® Cortex®-M0+内核的超低功耗混合信号微控制器,专为工业自动化、智能家居和消费电子等应用场景设计。该系列产品在2023年2月发布,同年10月修订,具有高性能模拟集成与数字智能外设的完美平衡。

关键特性:

  • 核心性能‌:32位Cortex-M0+ CPU,频率高达80MHz,配备内存保护单元(MPU)
  • 工作范围‌:扩展温度-40°C至105°C,宽电压范围1.62V至3.6V
  • 存储配置‌:高达128KB闪存(带ECC)和32KB SRAM(带硬件奇偶校验)
  • 模拟性能‌:双通道12位4Msps ADC,17个外部通道,14位有效分辨率(250ksps硬件平均)
  • 电源效率‌:运行模式96µA/MHz,待机模式1.5µA(带RTC和SRAM保持)

二、架构与功能模块

2.1 处理器子系统

MSPM0G110x采用增强型Arm Cortex-M0+ 32位核心平台,具有以下创新设计:

  • 预取逻辑和4线64位I-cache优化代码执行效率
  • 内存保护单元(MPU)提供8个可编程区域保护
  • 嵌套向量中断控制器(NVIC)支持4个可编程优先级

2.2 模拟子系统

高精度ADC系统‌:

  • 双12位ADC支持同步采样,4Msps转换速率
  • 可配置1.4V/2.5V内部基准电压(VREF)
  • 硬件平均功能实现14位有效分辨率
  • 集成温度传感器和电源监控功能

通用放大器(GPAMP) ‌:

  • 轨到轨输入输出的运算放大器
  • 可选斩波稳定技术(offset低至±0.08mV)
  • 0.32MHz增益带宽积,适合信号调理应用

2.3 数字外设

通信接口‌:

  • 4个UART(支持LIN/IrDA/DALI/Smart Card)
  • 2个I2C(支持FM+ 1Mbit/s)
  • 2个SPI(最高32Mbit/s)

高级定时器‌:

  • 2个16位高级控制定时器(带死区插入)
  • 7个通用定时器(支持22路PWM)
  • 32位通用定时器用于时间基准

三、低功耗设计

MSPM0G110x提供五种主要工作模式,通过动态电压调节和时钟门控实现卓越能效:

工作模式典型电流唤醒源保持内容
RUN96µA/MHzN/A全功能
SLEEP467µA@4MHz任何中断CPU暂停
STOP46µA@32kHzGPIO/外设SRAM保持
STANDBY1.5µARTC/GPIOSRAM+RTC
SHUTDOWN80nA特定IO无保持

创新电源管理‌:

  • 双电源域设计(PD0/PD1)
  • 频率校正环路(FCL)技术实现±1% SYSOSC精度
  • 可编程BOR阈值(1.48V-3.04V)

四、开发支持

TI提供完整的生态系统支持:

  • 硬件工具‌:LP-MSPM0G3507 LaunchPad开发套件
  • 软件资源‌:MSP软件开发生态系统(SDK)包含:
    • 外设驱动库和中间件
    • 代码示例和参考设计
    • 系统配置工具(SysConfig)
  • 调试接口‌:2线SWD调试+MTB跟踪

典型应用领域‌:

  1. 电机控制(无刷直流/步进电机)
  2. 家用电器(洗衣机/冰箱控制板)
  3. 工业自动化(PLC/HMI)
  4. 智能计量(电表/水表)
  5. 医疗设备(便携式监测)

五、封装选项

MSPM0G110x系列提供多种封装选择,满足不同应用场景需求:

  • 64引脚LQFP(PM) ‌:12×12mm,全功能配置
  • 48引脚LQFP(PT) ‌:9×9mm,平衡尺寸与功能
  • 32引脚VQFN(RHB) ‌:5×5mm,紧凑设计
  • 28引脚VSSOP(DGS) ‌:7.1×4.9mm,超薄方案

六、技术亮点

  1. 数据完整性保障‌:
    • 闪存内置ECC纠错
    • SRAM硬件奇偶校验
    • CRC-16/32校验引擎
  2. 实时控制优化‌:
    • 7通道DMA减轻CPU负载
    • 事件网络支持外设间直接触发
    • 窗口看门狗定时器(WWDG)
  3. 混合信号集成‌:
    • 模拟前端与数字处理协同设计
    • 温度传感器精度±1.8mV/°C
    • 电源监控精度±1.5%
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