Л. Верин

Новые измерительные микроконтроллеры Texas Instruments семейства MSP430 с ФЛЭШ-памятью

Достаточно широкоизвестное, в том числе и среди российских разработчиков, семейство измерительных микроконтроллеров MSP430 производства компании Texas Instruments дополнилось новой серией с интегрированными модулями флэш-памяти.

Микроконтроллеры этого семейства обладают сверхнизким энергопотреблением, имеют мощный 16-бит вычислитель RISC-архитектуры, набор таймеров и портов ввода/вывода. Среди встроенных модулей — аппаратный умножитель, 6-канальный АЦП, драйвер ЖКИ, модули последовательного асинхронного интерфейса. Эти микроконтроллеры уже давно используются как основной элемент в промышленных измерительных системах и приборах. Например, в России на базе семейства MSP430 разработаны и уже производятся счётчики расхода тепла в системах центрального отопления, газовые счётчики, портативные медицинские измерительные приборы (серия MSP430x32x), счётчики расхода воды, расходомеры жидкости и электросчётчики (серии MSP430x31x и MSP430x33x). Сохраняя все преимущества этого семейства в управлении энергосбережением и имея общую систему команд, новая серия микроконтроллеров MSP430F11xx с флэш-па-мятью значительно расширяет возможности применения в измерительных приложениях, а их стоимость — порядка $2 при промышленных объёмах поставок — более чем конкурентоспособна. Первые образцы флэш-микроконтроллеров, анонсированных в конце прошлого года, уже появились у российских дистрибьюторов компании Texas Instruments.

Микроконтроллеры серии MSP430F11xx

Новые модули флэш-памяти имеют рекордные показатели по потреблению (примерно в пять раз меньшие, чем у подобных флэш-микроконтроллеров других производителей). При напряжении питания 2,2 В MSP430F11xx потребляют в активном режиме 250 мкА на 1 МГц. В режиме ожидания они потребляют лишь 0,8 мкА, что соответствует лучшим показателям по потреблению микроконтроллеров MSP430 масочной (ROM) и однократно программируемой (OTP) версий. Необходимое время для перехода из режима ожидания в активный режим также рекордное — всего 6 мкс.

Модули памяти организованы следующим образом: 128 или 256 бит — ОЗУ, 1 Кбит — ПЗУ, 128 или 256 бит — так называемая информационная флэш-память и 1 или 4 Кбит — основная флэш-память. ПЗУ содержит программный загрузчик (bootstrap loader), позволяющий получать и передавать данные от периферийных регистров или памяти через порт P1.1 (BSLTX), а также читать данные с порта P2.2 (BSLRX) и записывать их во флэш-память (рис. 1). Функции доступа к памяти MSP430F11xx через загрузчик защищены кодом, 256 бит которого размещены по адресу 0FFE0h–0FFFFh. Программный загрузчик обеспечивает UART-протокол с фиксированной скоростью обмена 9600 бод. Флэш-память состоит из двух или восьми 512-байт сегментов основной памяти и одного или двух 128-байт сегментов информационной памяти. Сегменты флэш-памяти могут стираться как по отдельности, так и группами.

Рис. 1. Архитектура MSP430F11xx

14 цифровых портов ввода/вывода (I/O Ports) могут использоваться как для формирования выходных управляющих сигналов, так и для аналого-цифрового преобразования сигналов с датчиков резистивного типа. Модуль таймера А (Timer_A) содержит помимо 16-бит счётчика/таймера 3 регистра слежения/сравнения. Микроконтроллеры серии MSP430F110 обладают меньшими объёмами памяти, а МК серии MSP430F1121 помимо большего объёма памяти имеют дополнительный модуль аналогового компаратора.

Возможности обмена микроконтроллеров семейства MSP430 с внешним миром существенно расширились с появлением нового радиочастотного трансивера производства Texas Instruments — TRF6900. Новый RF-модуль ориентирован на применение именно с микроконтроллерами MSP430 и работает в диапазоне частот 850–950 МГц. Он допускает гибкое программирование, поддерживает несколько режимов функционирования и способен передавать данные со скоростью до 200 Кбит/с. Этот чип обладает низким потреблением при напряжении питания от 2,2 до 3,6 В и возможностью избирательно отключать некоторые функциональные блоки с целью экономии потребляемой энергии. При этом время перехода в активный режим — порядка сотни мкс. Применённая в TRF6900 новая разработка Texas Instruments — цифровой синтезатор (direct digital synthesizer — DDS) — обеспечила возможность обмена данными одного трансивера с более чем 50 внешними системами.

Средства отладки

Компания Texas Instruments предлагает набор эффективных отладочных средств для MSP430F11xx. Программный симулятор вместе с редактором и отладчиком функционирует в среде Microsoft Windows, обеспечивает многооконный интерфейс, установку точек останова программы и несколько режимов запуска. Симулятор доступен для пользователей на сайте Texas Instruments — http://www.ti.com, так же как и дополнительная техническая литература.

В состав программатора MSP-FET430x110 входят: отладочная плата с ZIF панелью для установки флэш-микроконтроллера, ЖКИ, кабель для подключения к компьютеру, две микросхемы MSP430F1121, комплект программных средств — ассемблер, линкер, симулятор, отладчик и ограниченный Си-компилятор производства фирмы IAR, а также полный набор документации на CD ROM. Для работы программатора не требуется дополнительный источник питания.

Серия микроконтроллеров MSP430F11xx:

• напряжение питания 1,8 – 3,6 В;
• сверхнизкое энергопотребление в активном режиме — 1,6 мкА при 4 кГц и 2,2 В питания, 250 мкА при 1 МГц и 2,2 В;
• пять режимов пониженного энергопотребления (в режиме ожидания — 0,8 мкА, в режиме энергосохранения — 0,1 мкА);
• переход из режима ожидания в активный режим — 6 мкс;
• память — 128 Байт или 256 Байт ОЗУ, 1К + 128 Байт либо 4К + 256 Байт флэш-память;
• высокопроизводительный центральный процессор с 16-бит RISC-архитектурой, время выполнения инструкции — 125 нс;
• один внешний кварцевый генератор 32 кГц;
• 16-бит таймер с 3 регистрами слежения/сравнения;
• возможность организации канала АЦП с использованием внешних резисторов;
• передача данных по радиоканалу с TRF6900;
• программируемый код защиты от несанкционированного доступа к памяти;
• индустриальный температурный диапазон -40 ... +85°С;
• набор отладочных средств.

Тел.: (095) 796 9125
факс: (095) 938 2247
E-mail: leo@scan.ru