Vergelijkende analyse van MSP430 en 89C51 microcontrollers: functies en toepassingen

Single Chip Microcomputer is niet alleen een chip met een specifieke logische functie, maar een computersysteem geïntegreerd in een chip.Dit artikel introduceert de kenmerken, ontwikkeling, hoofdcomponenten, voor- en nadelen, toepassingen en verschillen tussen MSP430 en 89C51 om u te helpen deze microcontroller beter te begrijpen en sterke ondersteuning te bieden voor ingebed systeemontwerp.

Microcomputer met één chip is een geïntegreerde circuitchip.Het maakt gebruik van zeer grootschalige geïntegreerde circuittechnologie om functies zoals een centrale verwerkingseenheid CPU te combineren met gegevensverwerkingsmogelijkheden, een verscheidenheid aan I/O-poorten, een interruptysteem, een alleen-lezen geheugen ROM, een willekeurige toegangsgeheugen RAM, een timer/Teller, evenals een display drivercircuit, pulsbrede modulatiecircuits, analoge multiplexers, A/D -converters en andere circuits zijn geïntegreerd op een siliciumchip om een klein maar compleet microcomputersysteem te vormen.Sinds de jaren tachtig hebben microcontrollers zich ontwikkeld van 4-bit en 8-bit tot de huidige 300m hogesnelheid microcontrollers.

Vergeleken met algemene microprocessors die in personal computers worden gebruikt, vereist het geen externe hardware, waardoor kosten worden bespaard.Het heeft een hoger niveau van integratie, maar wordt beperkt door gevestigde specificaties en heeft relatief specifieke functies.Het grootste voordeel is dat het klein en geschikt is voor het inbedden in instrumenten.Het heeft echter kleinere opslagcapaciteit en eenvoudiger invoer- en uitvoerinterfaces.

MSP430 MicroController is een reeks 16-bit microcontrollers vervaardigd door Texas Instruments met ultra-lage stroomverbruik als belangrijkste kenmerk.Het maakt gebruik van verminderde instructieset (RISC) en is een processor met gemengde signalen die digitale en analoge modules en processors integreert.Het heeft de voordelen van lage spanning, laag stroomverbruik, hoge integratie, evenals goed anti-interferentievermogen en betrouwbaarheid.Daarom is het veel gebruikt op veel gebieden, zoals draadloze communicatie, automotive -elektronica, slimme huizen, medische apparatuur en industriële automatisering.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

De MSP430 -serie heeft drie soorten apparaten, namelijk OTP -type, flashtype en ROM -type, en hun ontwikkelingsmethoden zijn verschillend.Voor OTP- en ROM -type apparaten moeten we meestal een emulator gebruiken voor ontwikkeling en vervolgens programmeren of maskeren van de chip uitvoeren.Types van flashtype hebben een zeer handige ontwikkelings- en foutopsporingsomgeving.Aangezien het apparaat een on-chip JTAG-foutopsporingsinterface en een elektrisch uitwistable flash-geheugen heeft, kan het het programma downloaden om eerst te flashen en vervolgens de uitvoering van het programma te besturen via software in het apparaat.Op deze manier kan het on-chip informatie lezen via de JTAG-interface voor ontwerpers om te debuggen, zonder de noodzaak van emulators en programmeurs.Voor apparaten van het typetype bevat het ook andere handige ontwikkelingstools en interfaces, zoals hardwaretimers, ADC, enz.

De reden waarom MSP430 microcontroller ultra-lage stroomverbruik heeft, is omdat het uniek is bij het verminderen van de voedingspanning van de chip en de flexibele en controleerbare bedrijfsklok.

Allereerst is het voedingsspanningsbereik van de MSP430 -serie microcontroller 1,8 tot 3,6 V.Daarom is de minimale stroom van de chip bij een klokfrequentie van 1 MHz ongeveer 165μA.Tegelijkertijd is het laagste stroomverbruik in de RAM -retentiemodus slechts 0,1μA.Ten tweede heeft deze reeks microcontrollers een uniek kloksysteemontwerp.In de MSP430-serie zijn er twee verschillende kloksystemen, waaronder het Basic Clock-systeem en de frequentie-vergrendelde lus (FLL en FLL+) kloksysteem, evenals het DCO Digital Oscillator Clock-systeem.We hoeven alleen een kristaloscillator (zoals DT-26 of DT-38) te gebruiken om klokken te bieden voor de CPU en verschillende functionele vereisten.Bovendien kunnen deze klokken worden ingeschakeld en uitgeschakeld onder controle van instructies, waardoor effectieve controle over het totale stroomverbruik effectief is.

Het systeem werkt in verschillende werkmodi, wat resulteert in significante verschillen in chip -stroomverbruik.Er zijn twee actieve modi (AM) en vijf modi met lage kracht (LPM0 ~ LPM4) in het systeem.In realtime klokmodus kan het stroomverbruik van de chip het hoge niveau van 2,5μA bereiken, terwijl in de RAM-hold-modus het stroomverbruik van de chip kan worden teruggebracht tot een minimum van 0,1μA.

Elke serie MSP430-serie microcontrollers integreert een schat aan on-chip en on-chip randapparatuur, waaronder Watchdog (WDT), analoge comparator A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, Hardware Multiplier, LCD-stuurprogramma/12-bit ADC, 16-bit σ-δ ADC, DMA, basistimer, realtime klok (RTC) en USB-controller, enz.

De MSP430 -serie microcontrollers kan een 40NS -instructiecyclus bereiken die wordt aangedreven door een 25 MHz -kristal.De 16-bit gegevensbreedte, 40ns instructiecyclus en multifunctionele hardwaremultiplier stellen het in staat bepaalde algoritmen te implementeren voor digitale signaalverwerking (zoals FFT, enz.).

De MSP430-serie microcontroller is een 16-bit microcontroller die een RISC-structuur voor verminderde instructieset (RISC) aanneemt en rijke adresseringsmodi heeft.De kerninstructies van deze reeks microcontrollers zijn eenvoudig en er zijn ook een groot aantal analoge instructies beschikbaar.Bovendien kan een groot aantal registers en on-chip data-geheugen deelnemen aan verschillende bewerkingen, waardoor efficiënte instructies voor het opzoeken van tabel-opzoek worden geboden.Deze kenmerken stellen ons in staat om efficiënte bronprogramma's samen te stellen.

De programma -herinneringen van elke reeks MSP430 -microcontrollers omvatten OTP-, ROM-, EPROM- en Flash -typen.

De CPU van de MSP430-serie microcontroller is in principe hetzelfde als een algemene microprocessor, maar het neemt een controlegerichte structuur en instructiesysteem aan in zijn ontwerp.De MSP430 Core CPU -structuur is ontworpen met een gestroomlijnde instructieset en hoge transparantie, inclusief interne instructies uitgevoerd door hardware- en simulatie -instructies op basis van bestaande hardwarestructuren.Dit ontwerp verbetert de uitvoeringssnelheid en efficiëntie van instructies, waardoor de realtime verwerkingsmogelijkheden van de MSP430 worden verbeterd.

Het is verbonden met de CPU via MAB-, MDB- en Interrupt Service en aanvraaglijnen.Perifere modules in verschillende MSP430 -productreeksen kunnen in zowel type als kwantiteit verschillen.Ze zijn meestal een combinatie van perifere modules zoals klokmodule, waakhond, poort, basistimer, timer A, Timer B, Comparator A, seriële poort 0, seriële poort 1, LCD-stuurprogramma, analoog-naar-digitale converter, analoog-Digitale converter, hardwaremultiplier, DMA -controller, enz.

Gemakkelijk te programmeren: MSP430 -ontwikkelingstools zijn eenvoudig en gemakkelijk te gebruiken en gebruikers kunnen werken met behulp van verschillende programmeertalen, zoals C -taal en assemblagetaal.

Betaalbare prijs: vergeleken met andere microcontroller-series is de prijs betaalbaarder en geschikt voor gebruik in goedkope toepassingen.

Simulatie met een hoge precisie: het heeft ingebouwde zeer nauwkeurige analoge circuits, in staat tot nauwkeurige analoge signaalverzameling en -verwerking.

Laag stroomverbruik: de MSP430-serie hanteert een verscheidenheid aan technologieën met een laag vermogen, waardoor het zeer weinig vermogen kan consumeren in de standby-modus.

Ondersteuning van meerdere communicatieprotocollen: het ondersteunt meerdere communicatieprotocollen zoals I2C, SPI, UART, enz. Om de communicatie met andere apparaten te vergemakkelijken.

Beperkte ontwikkelingsbronnen: in tegenstelling tot andere microcontroller -series heeft MSP430 relatief weinig ontwikkelingsbronnen, dus gebruikers moeten relevante informatie vinden en zelf problemen oplossen.

Kleine opslagcapaciteit: de opslagcapaciteit is relatief klein en is niet geschikt voor toepassingsscenario's die een groot aantal programma's en gegevensopslag vereisen.

Lagere prestaties: vergeleken met andere krachtige microcontroller-series loopt MSP430 langzamer en is niet geschikt voor gebruik in hoogwaardige toepassingsscenario's.

MSP430 en 89C51 zijn beide microcontrollers, en ze verschillen in de volgende aspecten.

Allereerst, aangezien de 89C51-serie microcontroller een 8-bits interne bus heeft, zijn de interne functiemodules in principe 8-bit.Hoewel de interne functionele modules aanzienlijk zijn verhoogd, heeft de structuur zelf grote beperkingen, met name de toevoeging van analoge functionele componenten is moeilijker.De basisarchitectuur van de MSP430-serie is daarentegen 16-bit.Intern, hoewel de gegevensbus is omgezet, is er nog steeds een 16-bits bus en is het een hybride structuur.Daarom zijn voor deze open architectuur, of het nu gaat om 8-bit functionele modules of 16-bit functionele modules, zoals het uitbreiden van functionele modules zoals analoge/digitale conversie of digitale/analoge conversie, zeer handig zijn.Dit is ook de reden waarom de MSP430 -serie producten en hun functionele componenten snel toenemen.

Ten tweede zijn hun ontwikkelingstools anders.89C51 is de eerste microcontroller die China binnengaat, dus mensen hebben veel geschikte ontwikkelingstools gemaakt.Het implementeren van online programmeren is echter nog steeds een groot probleem.Voor de MSP430 -serie, vanwege de introductie van flashprogramma -geheugen en JTAG -technologie, zijn niet alleen de ontwikkelingstools gemakkelijk te gebruiken, maar de prijs is ook relatief laag.Bovendien ondersteunt het online programmering.

Bovendien is de 89C51 een 8-bit microcontroller.Het maakt gebruik van een complexe instructieset genaamd "CISC" met 111 instructies.De MSP430-microcontroller is een 16-bits microcontroller die een verminderde instructiesetstructuur aanneemt met slechts 27 beknopte instructies.Tegelijkertijd maakt een groot aantal analoge instructies gebruik van talloze registers en on-chip gegevensgeheugen, waardoor ze kunnen deelnemen aan verschillende bewerkingen.Deze kerninstructies zijn instructies met één cyclus, krachtig en snel.

Ten slotte is de voedingsspanning van de 89C51 microcontroller zelf 5 volt.Het heeft twee low-power verbruiksmodi, namelijk stand-by modus en power-down modus.Onder normale omstandigheden is het stroomverbruikstroom 24 mA, terwijl in de standby -modus het stroomverbruikstroom nog steeds 3MA is.Zelfs in power-down modus kan de voedingsspanning dalen tot 2V.Om de gegevens in het interne RAM te bewaren, moet het echter ook ongeveer 50UA van stroom leveren.Ter vergelijking: de MSP430-serie microcontrollers hebben superieure prestaties met een laag vermogen.Daarom is MSP430 meer geschikt voor instrumenten met batterijen en meterproducten.

• Data-acquisitiesysteem: met een 12-bit ADC en vergelijker integreert het verschillende componenten zoals meerdere timers en USART in een enkele chip, waardoor het goed geschikt is voor toepassingen in data-acquisitiesystemen.

• Sensorknooppunt: vanwege het lage stroomverbruik is het geschikt voor draadloze sensornetwerken en kan het de levensduur van de batterij van sensorknooppunten effectief verlengen.

• Automatisch besturingssysteem: MSP430 kan worden gebruikt in automatische besturingssystemen zoals industriële controle, thuisautomatisering en gebouwautomatiseringssystemen.Het hoge prestaties en het lage stroomverbruik maken het geschikt voor langlopende controletoepassingen.

• Draagbare apparaten: het extreem lage stroomverbruik maakt het ideaal voor draagbare apparaten zoals horloges, draagbare rekenmachines, sporttrackers en medische hulpmiddelen.

• Smart instrument: de MSP430 -microcontroller gebruikt flash -geheugen als programma -opslag, ter ondersteuning van JTAG online programmering voor handige taken zoals programmadownload, simulatie, foutopsporing en upgrades.Deze functie heeft geleid tot zijn wijdverbreide acceptatie in het veld Smart Meter.

• Slimme meters: MSP430 wordt veel gebruikt in slimme meters.Het bewaakt het stroomgebruik, voert de productiefactorcorrectie uit en communiceert functies met behoud van een laag stroomverbruik, waardoor de levensduur van de batterij aanzienlijk wordt verlengd.

• Medische apparatuur: vanwege het lage stroomverbruik en het kleine pakket van MSP430 wordt het veel gebruikt in medische apparatuur, inclusief draagbare medische instrumenten en patiëntbewakingsapparatuur.

De MSP430-familie van ultra-low-power 16-bit RISC gemengde signaalprocessors van Texas Instruments (TI) biedt de ultieme oplossing voor meettoepassingen op batterijen.

De MSP430ware -software is een verzameling ontwerpbronnen voor het ontwikkelen met MSP430 MCU's, inclusief een brede selectie van sterk geabstraheerde softwarebibliotheken.De software is beschikbaar als onderdeel van Code Composer Studio ™ IDE Desktop- en Cloud -versies, of als een op zichzelf staand pakket.

Lage Power -werking is een belangrijk kenmerk van de MSP430.Het ontwerp geeft een zeer lage lekkage en werkt vanuit een enkele voedingsrail.Dit geeft een extreem lage stroomafvoer wanneer de processor zich in stand -bymodus bevindt.Verschillende modi met een laag vermogen worden ondersteund, die de behoeften van verschillende toepassingen in evenwicht brengen.

Het belangrijkste verschil tussen MSP430 en Arduino: Arduino is gebouwd voor snel succes bij het spelen ermee.Het nadeel is dat het generieke bibliotheken gebruikt om de eenvoudigste dingen te doen.Zoals de pc waar een eenvoudig "Hello World" -programma tonnen DLL's laadt.MSP vereist echter dat u daadwerkelijk iets doet.

De MSP430-microcontroller is een processor met gemengd signaal.Het biedt een oplossing voor één chip door verschillende functionele analoge circuits, digitale circuitmodules en microprocessors te integreren op een enkele chip voor praktische toepassingsvereisten.