MSP430打造低功耗、绿色革命

虽然MCU市场巨大，但是由于32位价格不断下滑，而8位的性能又不断提升，所以加在中间的16位似乎有些两面受敌的感觉，据市场研究机构In-Stat预测，从2004年至2009年16位MCU市场的年复合增长为2.32%，业界甚至一度16位市场的地位表示担忧。但是TI的MSP430系列MCU凭借超低功耗、16位RISC CPU体系架构、开发简单等多种特性广受业界工程师的青睐，广泛应用在工业、医疗、消费类电子和汽车电子等行业中。据电子工程专辑读者可用性调查，在06一季度最热门MCU排名中排在第一位。近日，TI携其分销商在全球逾100个国家与地区举行的2006 年“430 日”活动，则为工程师了解、应用MSP430系列及其开发工具带来了一次巨大的推动。

低功耗、高性能带来广泛应用

MSP430系列是TI公司近几年推出的16位系列单片机。该系列包括通用的1xx及其升级版本2xx系列、针对特殊应用的4xx系列、以及TI计划2007年推出的更高性能的5xx/6xx系列。基于TI公司独特的低功耗技术，该系列工作在1.8V～3.6V电压下，有正常工作模式（AM）和4种低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4），且可以方便的在各种工作模式之间切换。在电源电压为3V时，各种模式的工作电流分别为AM：340uA；LPM1：70uA；LPM2：17uA；LPM3：2uA；LPM4：0.1uA。

“便携式消费类及工业应用的复杂性日益提高，功耗要求也远远超出了现今电池容量的发展。TI 的 MSP430 MCU 平台专门针对要求超低功耗的系统而精心设计，推动了业界便携式设备在电源管理功能方面的发展，以便更高效地利用电池电力，实现更长的待机时间。除能够自动以低功耗执行工作负载以外，MSP430 MCU 还可节省高性能系统的功耗，将其作为唤醒与电源排序器件使用。”In-Stat 首席分析师 Max Baron表示。

MSP430也具有非常高的集成度，在单芯片上集成了多通道12位的ADC、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、斜边ADC、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器等，可以满足绝大多数的应用需要。这种高集成度使应用人员不必在接口、外接I/O及存储器上花太多的精力，而可以方便的设计真正意义上的单片系统。MSP430的片内存储器有ROM（C型）、OTP（P型）、EPROM（E型）、Flash Memory(F型)4种型号，采用冯.诺伊曼结构，通过通用存储器地址总线 (MAB)与存储器数据总线 (MDB) 将16位RISC CPU、多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合，因此，RAM、ROM和全部的外围模块都位于同一地址空间内。连接方式如图1所示。

图1 MSP430的冯.诺依曼架构—— 所有程序、数据存储器与外设均共享同一总线架构，并采用统一的 CPU 指令以及寻址模式。

MSP430F20xx MCU是TI利用F2xx架构开发的第一批组件，每个MIPS电流消耗只有200μA。灵活的时钟系统采用全面可编程的改进型数控振荡器 (DCO)，在温度与电压变化范围内可保持稳定，从而使该器件可运行在高达 16 MHz 的频率上，而无须任何外部组件。同时，该器件还可在不到1微秒的时间内从待机模式转换到完全同步的16 MIPS工作模式，这就能够实现事件驱动的中断编程，从而延长了省电模式下的工作时间，并确保了能够使用体积更小巧、成本更低的电池。MSP430F20xx MCU 的超小型 14 引脚封装与不足 1μA 的待机电流相结合，为消防与运动检测器等空间非常有限的应用提供了多种方便，因为 OEM 厂商对于此类应用往往希望采用能够连续工作10年以上的工厂预装型密封电池，以实现成本节约。

eZ430-F2013简化开发进程

伴随着MSP430的广泛应用，很多厂商推出了与其开发相关的实验板、仿真器，但总体而言在价格和用户需求上还有待改进。据了解，一个全新用户通过相关开发工具进入MSP430起码花费数百元，而且花费与入门时间成正比：资源丰富的试验板，大都在350元以上，虽然使用方便，但价格让很多人难以承受；而价格低的，几乎就是一个核心板，没有程序、附件、说明，购买者如不熟悉MSP430，将花费很多精力和时间。“此外传统的开发工具在设计和仿真时需要两个单独的系统，这不仅增加了设计的复杂度，同时也增加了总体的开发成本。业界期待一个集成的创新开发方案。” TI公司半导体事业部AEC中国区业务拓展经理刁勇先生表示。

该公司近期推出的eZ430-F2013 开发工具采用超小型U盘形状设计，售价仅 20 美元。该开发工具如图2所示，目标板上MSP430F2013所有的14个引脚均可用工业标准的0.1英寸通孔底座 (though-hole header)引出，而且该目标板还提供LED用于输出状态指示。该方案不仅使新用户能够在数分钟内快速评估MSP430 MCU架构，而且还能为经验丰富的开发人员提供完成整个MSP430F20xx项目所需的全部资源。

eZ430-F2013工具可连接至标准的PC USB端口，其方便的自带电源省去了采用外接线缆或电源的麻烦。U盘中包含一个仿真接口板和一个易于拆卸的 MSP430F2013 目标板，这正是 eZ430 较其它固定功能评估系统的独特之处。通过使用TI创新的Spy Bi-Wire调试接口，以及电源与接地两个信号即可实现仿真接口与目标应用的连接，从而能够以极低成本实现十分紧凑的高性能MCU设计。

其中，仿真电路板能够与MSP430 MCU目标器件的仿真逻辑进行友好的系统内通信，并具有与最终应用相同的电气特征，从而消除了昂贵且耗时的中间步骤。此外，该电路板还针对 USB接口使用了TI的TUSB3410，而且还采用了TPS77301为系统提供 3V稳定电压。

eZ430工具包含一套集成了调试器、汇编编译器以及 C 语言编译器的免费 IAR Kick Start 嵌入式工作台IDE。这与当前用于所有MSP430 MCU的IDE相同，因此开发人员能充分利用现有的代码及专业技术。此外，用户还可以通过访问TI网站获得100多个免费的C 语言以及汇编程序源代码范例。该工具不仅满足了市场对超低功耗应用的需求，如测量、便携仪表以及智能传感等，而且使光能、动能及热能一类的新型嵌入式电源供电更为可行。

图2 eZ430-F2013开发工具

“430日”指点430应用

为迎合MCU市场的快速增长，帮助设计人员简化嵌入式控制设计，德州仪器 (TI)前不久在全球逾100个国家与地区开展了2006 年“430 日”活动。 该次活动由全球各个国家和地区的分销商承办。通过此次活动，嵌入式应用设计人员充分了解如何利用 MSP430 MCU平台先进的 16 位 RISC 架构、高级外设集成及其它各种优异特性来实现无数的设计创新。此外，与会者还了解到了如何借助 MSP430 开发工具（包括全新 eZ430-F2013 ）与其他资源使新设计的启动工作变得易如反掌。据悉，TI还在2006 年“430 日”活动中发放了超过5,000套eZ430 开发工具，以帮助设计人员更加轻松地进行嵌入式控制设计。

中国区的“430 日”活动由分销TI该系列单片机的利尔达公司在杭州、北京、上海、深圳等全国13个城市举办。在该活动的研讨会上，利尔达和TI的技术专家详细分析了MSP430的性能特点、开发资源、开发工具及其在各领域的应用。并重点介绍了TI在2006年度推出的更低成本，更高性能的新型单片机MSP430F20XX及其USB接口型开发工具eZ430-F2013。 据利尔达技术总监梁源介绍，此次研讨会的规模是历届最大的一次，参会人员数量较往年增加了一倍。