Jämförande analys av MSP430 och 89C51 mikrokontroller: Funktioner och applikationer

Enkel chipmikrodator är inte bara ett chip med en specifik logikfunktion, utan ett datorsystem integrerat i ett chip.Den här artikeln kommer att introducera egenskaper, utveckling, huvudkomponenter, fördelar och nackdelar, tillämpningar och skillnader mellan Msp430 och 89C51 för att hjälpa dig att bättre förstå denna mikrokontroller och ge starkt stöd för inbäddad systemdesign.

Mikrodator för en chip är ett integrerat kretskort.Den använder mycket storskalig integrerad kretsteknologi för att kombinera funktioner som en central bearbetningsenhet CPU med databehandlingsfunktioner, en mängd I/O-portar, ett avbrottssystem, en skrivskyddad minne ROM, ett slumpmässigt åtkomstminne, en timer/räknare, såväl som en skärmkrets, pulsbrett moduleringskretsar, analoga multiplexerare, A/D -omvandlare och andra kretsar är integrerade på ett kiselchip för att bilda ett litet men komplett mikrodatorsystem.Sedan 1980-talet har mikrokontroller utvecklats från 4-bitars och 8-bitars till de nuvarande 300 m höghastighetsmikrokontrollerna.

Jämfört med allmänna mikroprocessorer som används i persondatorer kräver det ingen extern hårdvara, vilket sparar kostnader.Den har en högre integrationsnivå, men är begränsad av etablerade specifikationer och har relativt specifika funktioner.Den största fördelen är att den är liten och lämplig för inbäddning i instrument.Den har emellertid mindre lagringskapacitet och enklare ingångs- och utgångsgränssnitt.

MSP430 Microcontroller är en serie med 16-bitars mikrokontroller som tillverkas av Texas Instruments med ultra-låg strömförbrukning som huvudfunktion.Den använder reducerad instruktionsuppsättning (RISC) och är en blandad signalprocessor som integrerar digitala och analoga moduler och processorer.Det har fördelarna med lågspänning, låg effektförbrukning, hög integration samt god anti-inblandningsförmåga och tillförlitlighet.Därför har det använts i stor utsträckning inom många områden som trådlös kommunikation, bilelektronik, smarta hem, medicinsk utrustning och industriell automatisering.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

MSP430 -serien har tre typer av enheter, nämligen OTP -typ, flashtyp och ROM -typ, och deras utvecklingsmetoder är olika.För OTP- och ROM -enheter måste vi vanligtvis använda en emulator för utveckling och sedan utföra programmering eller maskering av chipet.Enheter av flashtyp har en mycket bekväm utvecklings- och felsökningsmiljö.Eftersom enheten har ett JTAG-felsökningsgränssnitt på chip och ett elektriskt raderbart flashminne, kan den ladda ner programmet för att blinka först och sedan styra löpningen av programmet genom programvaran i enheten.På detta sätt kan den läsa information på chip genom JTAG-gränssnittet för designers att felsöka, utan behov av emulatorer och programmerare.För enheter av flashtyp innehåller den också andra praktiska utvecklingsverktyg och gränssnitt, såsom hårdvarutimerare, ADC, etc. Förutom monteringspråk och C -språk kan vi också välja andra relaterade utvecklingsspråk enligt specifika applikationsbehov.

Anledningen till att MSP430-mikrokontroller har extremt låg strömförbrukning beror på att den är unik för att minska chipets strömförsörjningsspänning och flexibel och kontrollerbar driftsklocka.

Först och främst är strömförsörjningsspänningsområdet för MSP430 -serien mikrokontroller 1,8 till 3,6V.Därför, när du kör med en klockfrekvens på 1MHz, är chipets minsta ström cirka 165μA.Samtidigt är den lägsta effektförbrukningen i RAM -retentionsläge endast 0,1μA.För det andra har denna serie mikrokontroller en unik klocksystemdesign.I MSP430-serien finns det två olika klocksystem, inklusive det grundläggande klocksystemet och det frekvenslåsta loop (FLL och FLL+) klocksystemet, såväl som DCO Digital Oscillator-klocksystemet.Vi behöver bara använda en kristalloscillator (som DT-26 eller DT-38) för att tillhandahålla klockor för CPU och olika funktionella krav.Dessutom kan dessa klockor slås på och av under kontrollen av instruktionerna, vilket möjliggör effektiv kontroll av den totala kraftförbrukningen.

Systemet fungerar i olika arbetslägen, vilket resulterar i betydande skillnader i chipkraftsförbrukning.Det finns två aktiva lägen (AM) och fem lägen med låg effekt (LPM0 ~ LPM4) i systemet.I realtidsklockläge kan chipförbrukningen nå 2,5 μA: s höga nivå, medan i RAM-hållläget kan chipförbrukningen minskas till minst 0,1μA.

Varje serie av MSP430-serie Microcontrollers integrerar en mängd på chip och perifera på chip, inklusive Watchdog (WDT), analog komparator A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, hårdvarumultiplikator, LCD, 10-bit/12-bitars ADC, 16-bitars σ-Δ ADC, DMA, Basic Timer, Real Time Clock (RTC) och USB Controller, etc.

MSP430 -serien av mikrokontroller kan uppnå en 40NS -instruktionscykel som drivs av en 25MHz -kristall.Dess 16-bitars databredd, 40NS-instruktionscykel och multifunktionell hårdvarumultiplikator gör det möjligt att implementera vissa algoritmer för digital signalbehandling (t.ex. FFT, etc.).

MSP430-serien Microcontroller är en 16-bitars mikrokontroller som antar en RISC-struktur (RECC) och har rika adresseringslägen.Kärninstruktionerna för denna serie av mikrokontroller är enkla, och det finns också ett stort antal analoga instruktioner tillgängliga.Dessutom kan ett stort antal register och dataminne på chip delta i en mängd olika operationer, vilket ger effektiva instruktioner för uppslagning av tabell.Dessa egenskaper gör det möjligt för oss att sammanställa effektiva källprogram.

Programminnen från varje serie av MSP430 -mikrokontroller inkluderar OTP, ROM, EPROM och flashtyper.

CPU för MSP430-serien Microcontroller är i princip densamma som en allmän mikroprocessor, men den antar en kontrollorienterad struktur och instruktionssystem i dess design.MSP430 Core CPU -strukturen är utformad med en strömlinjeformad instruktionsuppsättning och hög transparens, inklusive interna instruktioner utförda av hårdvaru- och simuleringsinstruktioner baserade på befintliga hårdvarustrukturer.Denna design förbättrar instruktionens exekveringshastighet och effektivitet och förbättrar därmed realtidsbehandlingsfunktionerna för MSP430.

Det är anslutet till CPU genom MAB, MDB och avbrottstjänster och förfrågningslinjer.Perifera moduler i olika MSP430 -produktserier kan skilja sig åt i både typ och kvantitet.De är vanligtvis en kombination av perifera moduler som klockmodul, vakthund, port, grundtimer, timer A, timer B, komparator A, seriell port 0, seriell port 1, LCD-drivrutin, analog-till-digitalomvandlare, analog-till-Digital Converter, hårdvarumultiplikator, DMA -kontroller, etc.

Lätt att programmera: MSP430 -utvecklingsverktyg är enkla och enkla att använda, och användare kan använda med olika programmeringsspråk, till exempel C -språk och montering.

Prisvärt pris: Jämfört med andra mikrokontrollerserier är priset mer överkomligt och lämpligt för användning i billiga applikationer.

Simulering med hög precision: Den har inbyggda analoga kretsar med hög precision, som kan exakt analog signaluppsamling och bearbetning.

Låg effektförbrukning: MSP430-serien antar en mängd olika tekniker med låg effekt, vilket gör att den kan konsumera mycket lite kraft i standby-läge.

Stöd flera kommunikationsprotokoll: Det stöder flera kommunikationsprotokoll som I2C, SPI, UART, etc. för att underlätta kommunikation med andra enheter.

Begränsade utvecklingsresurser: Till skillnad från andra mikrokontrollerserier har MSP430 relativt få utvecklingsresurser, så användare måste hitta relevant information och lösa problem av sig själva.

Liten lagringskapacitet: Dess lagringskapacitet är relativt liten och är inte lämplig för applikationsscenarier som kräver ett stort antal program och datalagring.

Lägre prestanda: Jämfört med andra högpresterande mikrokontrollerserier körs MSP430 långsammare och är inte lämplig för användning i högpresterande applikationsscenarier.

MSP430 och 89C51 är båda mikrokontroller och de skiljer sig åt i följande aspekter.

Först och främst, eftersom 89C51-serien Microcontroller har en 8-bitars intern buss, är dess interna funktionsmoduler i princip 8-bitars.Även om de interna funktionella modulerna har ökats avsevärt, har strukturen i sig stora begränsningar, särskilt tillägget av analoga funktionella komponenter är svårare.Däremot är den grundläggande arkitekturen i MSP430-serien 16-bitars.Internt, även om databussen konverteras, finns det fortfarande en 16-bitars buss, och det är en hybridstruktur.För denna öppna arkitektur, oavsett om det är att utöka 8-bitars funktionella moduler eller 16-bitars funktionella moduler, såsom att utöka funktionella moduler såsom analog/digital konvertering eller digital/analog konvertering, är mycket praktiska.Detta är också anledningen till att MSP430 -serien av produkter och deras funktionella komponenter ökar snabbt.

För det andra är deras utvecklingsverktyg olika.89C51 är den första mikrokontrollern som går in i China, så människor har skapat många lämpliga utvecklingsverktyg.Men hur man implementerar online -programmering är fortfarande ett stort problem.För MSP430 -serien, på grund av införandet av Flash -programminnet och JTAG -teknik, har inte bara utvecklingsverktygen blivit enkla att använda, utan priset är också relativt lågt.Dessutom stöder det online -programmering.

Dessutom är 89C51 en 8-bitars mikrokontroller.Den använder en komplex instruktionsuppsättning som heter "CISC" med 111 instruktioner.MSP430 Microcontroller är en 16-bitars mikrokontroller som antar en reducerad instruktionsuppsättningsstruktur med endast 27 kortfattade instruktioner.Samtidigt använder ett stort antal analoga instruktioner många register och dataminne på chip, vilket gör att de kan delta i en mängd olika operationer.Dessa kärninstruktioner är instruktioner med en cykel, kraftfulla och snabba.

Slutligen är strömförsörjningsspänningen för 89C51 -mikrokontrollern själv 5 volt.Den har två lågeffektförbrukningslägen, nämligen standby-läge och petel-down-läge.Under normala omständigheter är dess strömförbrukningsström 24 mA, medan i standby -läge är dess strömförbrukningsström fortfarande 3MA.Även i avstängningsläge kan matningsspänningen sjunka till 2V.För att spara data i den interna RAM -skivan måste de emellertid också tillhandahålla cirka 50ua ström.Som jämförelse har MSP430-serien av mikrokontroller överlägsen lågeffektprestanda.Därför är MSP430 mer lämplig för batteridrivna instrument och mätprodukter.

• Datainsamlingssystem: Med en 12-bitars ADC och Comparator integrerar den olika komponenter som flera timers och USART på ett enda chip, vilket gör det väl lämpat för applikationer i datainsamlingssystem.

• Sensornod: På grund av dess låga strömförbrukning är den lämplig för trådlösa sensornätverk och kan effektivt förlänga batteriets livslängd för sensornoder.

• Automatiskt styrsystem: MSP430 kan användas i automatiska styrsystem som industriell kontroll, hemautomation och byggnadsautomationssystem.Dess höga prestanda och låg effektförbrukning gör den lämplig för långvariga kontrollapplikationer.

• Bärbara enheter: Dess extremt låg effektförbrukning gör den idealisk för bärbara enheter som klockor, handhållna kalkylatorer, sportspårare och medicinska apparater.

• Smart instrument: MSP430 -mikrokontrollern använder flashminne som programlagring, som stöder JTAG online -programmering för praktiska uppgifter som programnedladdning, simulering, felsökning och uppgraderingar.Denna funktion har lett till dess utbredda antagande i fältet Smart Meter.

• Smarta mätare: MSP430 används ofta i smarta mätare.Den övervakar kraftanvändning, utför kraftfaktorkorrigering och kommunicerar funktioner samtidigt som låg effektförbrukning bibehålls, vilket avsevärt förlänger batteriets livslängd.

• Medicinsk utrustning: På grund av låg effektförbrukning och ett litet paket med MSP430 används det allmänt inom medicinsk utrustning, inklusive bärbara medicinska instrument och patientövervakningsutrustning.

MSP430-familjen med ultralåg-kraft 16-bitars RISC blandade signalprocessorer från Texas Instruments (TI) ger den ultimata lösningen för batteridrivna mätapplikationer.

MSP430Ware -programvaran är en samling designresurser för att utveckla med MSP430 MCUs inklusive ett brett urval av mycket abstrakt programvarubibliotek.Programvaran är tillgänglig som en del av Code Composer Studio ™ IDE Desktop och Cloud Versions, eller som ett fristående paket.

Lågkraftsdrift är ett viktigt inslag i MSP430.Dess design ger mycket lågt läckage och det fungerar från en enda leveransskena.Detta ger en extremt låg strömavlopp när processorn är i standby -läge.Flera lägen med låg effekt stöds, som balanserar behoven hos olika applikationer.

Den största skillnaden mellan MSP430 och Arduino: Arduino är byggd för snabb framgång när man spelar med den.Nackdelen är att den använder generiska bibliotek för att göra de enklaste sakerna.Liksom datorn där en enkel 1-linje "Hello World" -program laddar massor av DLL: er.MSP kräver dock att du faktiskt gör något.

MSP430-mikrokontrollern är en blandad signalprocessor.Det tillhandahåller en enkel-chip-lösning genom att integrera flera olika funktionella analoga kretsar, digitala kretsmoduler och mikroprocessorer på ett enda chip för praktiska applikationskrav.