Lyginamoji MSP430 ir 89C51 mikrovaldiklių analizė: savybės ir programos

Vieno lusto mikrokompiuteris yra ne tik lustas su konkrečia logine funkcija, bet ir kompiuterine sistema, integruota į lustą.Šiame straipsnyje bus pristatytos charakteristikos, kūrimas, pagrindiniai komponentai, pranašumai ir trūkumai, pritaikymai ir skirtumai tarp MSP430 ir 89C51, kad padėtų geriau suprasti šį mikrovaldiklį ir užtikrinti tvirtą palaikymą įterptai sistemos projektavimui.

Vieno lusto mikrokompiuteris yra integruota grandinės lustas.Jis naudoja labai didelio masto integruotos grandinės technologiją, kad sujungtų funkcijas, tokias kaip centrinis apdorojimo įrenginys CPU su duomenų apdorojimo galimybėmis, įvairiais I/O prievadais, pertraukimo sistema, tik skaitymo atminties ROM, atsitiktinės prieigos atminties RAM, laikmatis/skaitiklis, taip pat ekrano tvarkyklės grandinė, plačiosios moduliacijos grandinės, analoginiai multiplekseriai, A/D keitikliai ir kitos grandinės yra integruotos ant silicio lusto, kad sudarytų mažą, bet išsamią mikrokompiuterių sistemą.Nuo devintojo dešimtmečio mikrovaldikliai išsivystė nuo 4 ir 8 bitų iki dabartinių 300 m greitųjų mikrovaldiklių.

Palyginti su bendrosios paskirties mikroprocesoriais, naudojamais asmeniniuose kompiuteriuose, tam nereikia jokios išorinės aparatinės įrangos, taigi taupo išlaidas.Jis turi aukštesnį integracijos lygį, tačiau jį riboja nusistovėjusios specifikacijos ir turi palyginti specifines funkcijas.Didžiausias jo pranašumas yra tas, kad jis yra mažas ir tinkamas įterpti į instrumentus.Tačiau jis turi mažesnę saugojimo talpą ir paprastesnes įvesties ir išvesties sąsajas.

„MSP430“ mikrovaldiklis yra 16 bitų mikrovaldiklių serija, pagaminta „Texas Instruments“, kurios pagrindinė savybė yra ypač maža energijos suvartojimas.Jis naudoja sumažintą instrukcijų rinkinį (RISC) ir yra mišraus signalo procesorius, integruojantis skaitmeninius ir analoginius modulius ir procesorius.Jis turi žemos įtampos, mažos energijos suvartojimo, didelės integracijos, taip pat gerų anti-interferencijos galimybių ir patikimumo pranašumų.Todėl jis buvo plačiai naudojamas daugelyje sričių, tokių kaip belaidis ryšys, automobilių elektronika, išmanieji namai, medicininė įranga ir pramoninė automatika.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

„MSP430“ serijoje yra trijų tipų įrenginiai, būtent OTP tipo, „Flash“ tipo ir ROM tipo, o jų kūrimo metodai skiriasi.OTP ir ROM tipo įrenginiams mums paprastai reikia naudoti emuliatorių plėtrai, o po to atlikti lusto programavimą ar maskavimą.„Flash Type“ įrenginiai turi labai patogią plėtros ir derinimo aplinką.Kadangi įrenginyje yra „Chip JTAG“ derinimo sąsaja ir elektra ištrinama „Flash“ atmintis, jis gali atsisiųsti programą, kad pirmiausia mirksėtų, o po to valdyti programos veikimą naudodamas programinę įrangą įrenginyje.Tokiu būdu ji gali skaityti informaciją lustelijoje per JTAG sąsają, kad dizaineriai galėtų derinti, nereikia emuliatorių ir programuotojų.„Flash Type“ įrenginiuose taip pat yra ir kitų patogių kūrimo įrankių ir sąsajų, tokių kaip aparatinės įrangos laikmačiai, ADC ir kt. Taigi, be surinkimo kalbos ir C kalbos, mes taip pat galime pasirinkti kitas susijusias kūrimo kalbas pagal konkrečius taikymo poreikius.

Priežastis, kodėl MSP430 mikrovaldiklis turi ypač mažą energijos suvartojimą, yra ta, kad jis yra išskirtinis mažinant lusto maitinimo įtampą ir lanksčią bei kontroliuojamą veikimo laikrodį.

Visų pirma, MSP430 serijos mikrovaldiklio maitinimo įtampos diapazonas yra nuo 1,8 iki 3,6 V.Todėl, veikiant laikrodžio dažniui 1MHz, mažiausia lusto srovė yra apie 165 μA.Tuo pačiu metu mažiausias energijos suvartojimas RAM išlaikymo režime yra tik 0,1 μA.Antra, ši mikrovaldiklių serija turi unikalų laikrodžio sistemos dizainą.„MSP430“ serijoje yra dvi skirtingos laikrodžio sistemos, įskaitant pagrindinę laikrodžio sistemą ir dažnių užrakintos kilpos (FLL ir FLL+) laikrodžio sistemą, taip pat DCO skaitmeninio osciliatoriaus laikrodžio sistemą.Norėdami pateikti CPU laikrodžius ir įvairius funkcinius reikalavimus, mums reikia naudoti tik kristalų osciliatorių (pvz., DT-26 arba DT-38).Be to, šiuos laikrodžius galima įjungti ir išjungti kontroliuojant instrukcijas, leidžiančias efektyviai valdyti bendrą energijos suvartojimą.

Sistema veikia skirtingais darbiniais režimais, o tai lemia reikšmingus lustų energijos suvartojimo skirtumus.Sistemoje yra du aktyvūs režimai (AM) ir penki mažos galios režimai (LPM0 ~ LPM4).Realiojo laiko laikrodžio režimu lusto energijos suvartojimas gali pasiekti 2,5 μA aukštą lygį, o RAM sulaikymo režime lusto energijos suvartojimas gali būti sumažintas iki mažiausiai 0,1 μA.

Kiekviena „MSP430“ serijos mikrovaldiklių serija integruoja daugybę lustų ir lustų periferinių įrenginių, įskaitant budėtojo (WDT), analoginį lygintuvą A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, aparatūros daugybe, LCD tvarkyklę, 10 bitų 10 bitų./12 bitų ADC, 16 bitų σ-δ ADC, DMA, BASIC TIMER, REALPIS Laikas (RTC) ir USB valdiklis ir kt.

MSP430 serija mikrovaldiklių gali pasiekti 40NS instrukcijų ciklą, kurį lemia 25MHz kristalas.Jo 16 bitų duomenų plotis, 40NS instrukcijų ciklas ir daugiafunkcinis aparatinės įrangos daugiklis Įgalina jį įdiegti tam tikrus skaitmeninio signalo apdorojimo algoritmus (pvz., FFT ir kt.).

„MSP430“ serijos mikrovaldiklis yra 16 bitų mikrovaldiklis, kuris priima sumažintą instrukcijų rinkinio (RISC) struktūrą ir turi turtingą adresų režimus.Pagrindinės šios mikrovaldiklių serijos instrukcijos yra paprastos, taip pat yra daugybė analoginių instrukcijų.Be to, daugybė registrų ir mikroschemų duomenų atmintyje gali dalyvauti įvairiose operacijose, teikdami efektyvias lentelės paieškos apdorojimo instrukcijas.Šios savybės leidžia mums sudaryti efektyvias šaltinio programas.

Programos prisiminimai apie kiekvieną MSP430 mikrovaldiklių seriją yra OTP, ROM, EPROM ir „Flash“ tipai.

„MSP430“ serijos mikrovaldiklio CPU iš esmės yra tas pats, kaip ir bendrosios paskirties mikroprocesoriaus, tačiau jis savo dizaine priima į valdymą orientuotą struktūrą ir instrukcijų sistemą.„MSP430 Core CPU“ struktūra yra suprojektuota su supaprastintomis instrukcijų rinkiniu ir dideliu skaidrumu, įskaitant vidines instrukcijas, kurias vykdomos aparatinės įrangos ir modeliavimo instrukcijos, pagrįstos esamomis aparatūros struktūromis.Šis dizainas pagerina instrukcijų vykdymo greitį ir efektyvumą, taip padidindamas MSP430 realaus laiko apdorojimo galimybes.

Jis yra prijungtas prie CPU per MAB, MDB ir pertraukimo paslaugų ir užklausų eilutes.Periferiniai moduliai įvairiose MSP430 produktų serijose gali skirtis tiek tipo, tiek kiekiu.Paprastai tai yra periferinių modulių, tokių kaip laikrodžio modulis, budėtojas, prievadas, pagrindinis laikmatis, laikmatis A, laikmatis B, LCD 0, serijinio prievado 1, LCD tvarkyklės, LCD tvarkyklės, analoginio-skaitmeninio keitiklio, analoginio ir analoginio A serijinio prievado 0, derinys-Digital keitiklis, aparatūros daugiklis, DMA valdiklis ir kt.

Lengva programa: MSP430 kūrimo įrankiai yra paprasti ir lengvai naudojami, o vartotojai gali veikti naudodamiesi įvairiomis programavimo kalbomis, tokiomis kaip C kalba ir surinkimo kalba.

Įperkama kaina: Palyginti su kitomis mikrovaldiklių serijomis, jos kaina yra prieinamesnė ir tinkama naudoti pigių programose.

Didelio tikslumo modeliavimas: jis turi įmontuotus didelio tikslumo analogines grandines, galinčias tiksliai surinkti analoginius signalus ir apdoroti.

Mažos energijos suvartojimas: „MSP430“ serija priima įvairias mažos galios technologijas, leidžiančias jai sunaudoti labai mažai energijos budėjimo režime.

Palaikykite kelis komunikacijos protokolus: jis palaiko kelis komunikacijos protokolus, tokius kaip I2C, SPI, UART ir kt., Kad palengvintų ryšį su kitais įrenginiais.

Riboti plėtros šaltiniai: Priešingai nei kitos mikrovaldiklių serijos, „MSP430“ turi palyginti nedaug kūrimo išteklių, todėl vartotojams reikia rasti svarbią informaciją ir patys išspręsti problemas.

Maža saugojimo talpa: jo saugojimo talpa yra palyginti maža ir nėra tinkama programų scenarijams, kuriems reikia daugybės programų ir duomenų saugojimo.

Mažesnis našumas: Palyginti su kitomis aukštos kokybės mikrovaldiklių serijomis, „MSP430“ veikia lėčiau ir nėra tinkamas naudoti aukšto našumo taikymo scenarijuose.

MSP430 ir 89C51 yra abu mikrovalderiai, ir jie skiriasi šiais aspektais.

Visų pirma, kadangi 89C51 serijos mikrovaldiklis turi 8 bitų vidinę magistralę, jo vidinės funkcijos moduliai iš esmės yra 8 bitų.Nors vidiniai funkciniai moduliai žymiai padidėjo, pati struktūra turi didelius apribojimus, ypač analoginių funkcinių komponentų pridėjimas yra sunkesnis.Priešingai, pagrindinė MSP430 serijos architektūra yra 16 bitų.Viduje, nors duomenų magistralė konvertuojama, vis dar yra 16 bitų magistralė, ir tai yra hibridinė struktūra.Todėl šioje atviroje architektūroje, nesvarbu, ar ji būtų išplėsti 8 bitų funkcinius modulius, ar 16 bitų funkcinius modulius, tokius kaip funkcinių modulių, tokių kaip analoginė/skaitmeninė konvertavimas ar skaitmeninė/analoginė konversija, išplėtimas yra labai patogūs.Tai taip pat yra priežastis, kodėl MSP430 produktų serija ir jų funkciniai komponentai sparčiai didėja.

Antra, jų kūrimo priemonės yra skirtingos.89C51 yra pirmasis mikrovaldiklis, įvestas China, todėl žmonės sukūrė daug tinkamų kūrimo įrankių.Tačiau kaip įgyvendinti internetinį programavimą vis dar yra didelė problema.„MSP430“ serijai dėl „Flash“ programos atminties ir JTAG technologijos įvedimo ne tik kūrimo įrankiai tapo nesunku naudoti, bet ir kaina yra palyginti maža.Be to, jis palaiko internetinį programavimą.

Be to, 89C51 yra 8 bitų mikrovaldiklis.Jis naudoja sudėtingą instrukcijų rinkinį, vadinamą „CISC“ su 111 instrukcijų.„MSP430“ mikrovaldiklis yra 16 bitų mikrovaldiklis, kuris priima sumažintą instrukcijų rinkinio struktūrą, turinčią tik 27 glaustas instrukcijas.Tuo pačiu metu daugybė analoginių instrukcijų naudoja daugybę registrų ir mikroschemų duomenų atmintyje, leidžiančią jiems dalyvauti įvairiose operacijose.Šios pagrindinės instrukcijos yra vieno ciklo instrukcijos, galingas ir greitas.

Galiausiai paties 89C51 mikrovaldiklio maitinimo įtampa yra 5 voltai.Jis turi du mažos galios vartojimo režimus, būtent budėjimo režimą ir įjungimo režimą.Esant normalioms aplinkybėms, jo energijos suvartojimo srovė yra 24 mA, o budėjimo režime jo energijos suvartojimo srovė vis dar yra 3MA.Net įjungus įjungimo režimą, jo tiekimo įtampa gali sumažėti iki 2 V.Tačiau norint išsaugoti duomenis vidinėje RAM, jis taip pat turi pateikti apie 50ua srovės.Palyginimui, „MSP430“ mikrovaldiklių serijoje yra puikios mažos galios.Todėl „MSP430“ labiau tinka akumuliatoriams varomiems instrumentams ir matuoklio gaminiams.

• Duomenų rinkimo sistema: su 12 bitų ADC ir palyginamuoju, jis integruoja įvairius komponentus, tokius kaip keli laikmačiai ir USART į vieną lustą, todėl jis yra tinkamas pritaikymui duomenų gavimo sistemose.

• Jutiklio mazgas: Dėl mažos energijos suvartojimo jis tinka belaidžio jutiklių tinklams ir gali efektyviai prailginti jutiklių mazgų akumuliatoriaus veikimo laiką.

• Automatinė valdymo sistema: MSP430 gali būti naudojama automatinėje valdymo sistemose, tokiose kaip pramoninė valdymas, namų automatizavimas ir pastatų automatizavimo sistemos.Dėl didelio našumo ir mažos energijos suvartojimo jis tinka ilgai veikiančioms valdymo programoms.

• Nešiojamieji įrenginiai: Dėl ypač mažo energijos suvartojimo jis idealiai tinka nešiojamams prietaisams, tokiems kaip laikrodžiai, delniniai skaičiuotuvai, sporto sekimo įrenginiai ir medicinos prietaisai.

• Išmanusis instrumentas: „MSP430“ mikrovaldiklis naudoja „Flash“ atmintį kaip savo programos saugojimą, palaikydamas „JTAG Online“ programavimą patogioms užduotims, tokioms kaip programos atsisiuntimas, modeliavimas, derinimas ir atnaujinimai.Ši funkcija paskatino plačiai pritaikyti išmaniųjų matuoklių lauke.

• Išmanieji skaitikliai: MSP430 yra plačiai naudojamas išmaniuosiuose matuokliuose.Tai stebi galios naudojimą, atlieka galios koeficiento pataisą ir perduoda funkcijas, išlaikydamas mažą energijos suvartojimą, žymiai prailgindamas akumuliatoriaus veikimo laiką.

• Medicinos įranga: Dėl mažos energijos suvartojimo ir mažos MSP430 pakuotės ji plačiai naudojama medicinos įrangoje, įskaitant nešiojamus medicinos prietaisus ir pacientų stebėjimo įrangą.

„Texas Instruments“ (TI) „MSP430“ šeimos „Ultra-Low-Power“ 16 bitų RISC mišrių signalų procesoriai pateikia aukščiausią sprendimą akumuliatorių varomoms matavimo priemonėms.

„MSP430“ programinė įranga yra dizaino išteklių, skirtų tobulėti su MSP430 MCU, rinkinys, įskaitant platų labai abstrakčių programinės įrangos bibliotekų pasirinkimą.Programinę įrangą galima įsigyti kaip „Code Composer Studio ™ IDE“ darbalaukio ir debesies versijų komponentas arba kaip atskiras paketas.

Mažos galios veikimas yra pagrindinė MSP430 savybė.Jo dizainas suteikia labai mažai nuotėkio ir veikia iš vieno tiekimo bėgio.Tai suteikia ypač mažai srovės kanalizacijos, kai procesorius veikia budėjimo režimu.Palaikomi keli mažos galios režimai, kurie subalansuoja skirtingų programų poreikius.

Pagrindinis skirtumas tarp MSP430 ir Arduino: „Arduino“ yra sukurtas greitai sėkmingai žaisti su juo.Trūkumas yra tas, kad jis naudoja bendrąsias bibliotekas, kad atliktų paprasčiausius dalykus.Kaip ir kompiuteris, kuriame paprasta 1 eilutės „Hello World“ programa įkelia daugybę DLL.Tačiau JEP reikalauja, kad jūs iš tikrųjų ką nors padarytumėte.

MSP430 mikrovaldiklis yra mišraus signalo procesorius.Tai pateikia vieno lusto sprendimą, integruojant keletą skirtingų funkcinių analoginių grandinių, skaitmeninių grandinių modulių ir mikroprocesorių ant vieno lusto, kad būtų galima praktiškai pritaikyti.