Primerjalna analiza mikrokontrolerjev MSP430 in 89C51: lastnosti in aplikacije

Mikroračunalnik z enim čipom ni samo čip z določeno logično funkcijo, ampak računalniški sistem, integriran v čip.Ta članek bo predstavil značilnosti, razvoj, glavne komponente, prednosti in slabosti, aplikacije in razlike med MSP430 in 89C51, ki vam bo pomagal razumeti ta mikrokontroler in zagotoviti močno podporo za vgrajeno zasnovo sistema.

Mikroračunalnik z enim čipom je integriran čip vezja.Uporablja zelo obsežno tehnologijo integriranega vezja za kombiniranje funkcij, kot so centralni procesor za procesno enoto z zmogljivostmi za obdelavo podatkov, različnimi vhodnimi vhodi, prekinitvenim sistemom, pomnilniškim ROM-om samo za branje, pomnilnika z naključnim dostopom, časovnikom, časovnik/Števec, pa tudi vezje gonilnika, široko modulacijsko vezje impulza, analogni multiplekserji, pretvorniki A/D in druga vezja so integrirani na silicijevi čip, da tvorijo majhen, vendar celoten mikroračunalniški sistem.Od osemdesetih let prejšnjega stoletja so se mikrokontrolerji razvili iz 4-bitnih in 8-bitnih do trenutnih mikrokontrolerjev s 300 m.

V primerjavi z mikroprocesorji splošnega namena, ki se uporabljajo v osebnih računalnikih, ne potrebuje zunanje strojne opreme in s tem prihrani stroške.Ima višjo raven integracije, vendar je omejena z uveljavljenimi specifikacijami in ima razmeroma specifične funkcije.Njegova največja prednost je, da je majhna in primerna za vdelavo v instrumente.Vendar ima manjšo zmogljivost za shranjevanje in enostavnejše vhodne in izhodne vmesnike.

MSP430 MicroController je serija 16-bitnih mikrokontrolerjev, ki jih izdelujejo Texas Instruments z ultra nizko porabo energije kot glavno značilnost.Uporablja zmanjšan niz navodil (RISC) in je procesor mešanega signala, ki združuje digitalne in analogne module in procesorje.Ima prednosti nizke napetosti, nizke porabe energije, visoke integracije, pa tudi dobre sposobnosti in zanesljivosti proti interakciji.Zato se pogosto uporablja na številnih področjih, kot so brezžična komunikacija, avtomobilska elektronika, pametni domovi, medicinska oprema in industrijska avtomatizacija.

• CC1352P

• CC1352R

• CC3200

Serija MSP430 ima tri vrste naprav, in sicer vrsto OTP, vrsto bliskavice in vrsto ROM -a, njihove razvojne metode pa so različne.Za naprave tipa OTP in ROM moramo običajno uporabiti emulator za razvoj in nato izvajati programiranje ali maskiranje čipa.Naprave tipa bliskavice imajo zelo priročen razvoj in odpravljanje napak.Ker ima naprava vmesnik JTAG za odpravljanje napak na čipu in električno izbrisan bliskovni pomnilnik, lahko program prenese, da najprej utripa, nato pa nadzoruje delovanje programa prek programske opreme v napravi.Na ta način lahko prebere informacije na čipu prek vmesnika JTAG, da bodo oblikovalci odpravljali odpravljanje napak, brez potrebe po emulatorjih in programerjih.Za naprave tipa Flash vsebuje tudi druga priročna razvojna orodja in vmesnike, kot so strojni časovniki, ADC itd. Zato lahko poleg montažnega jezika in jezika C izberemo tudi druge povezane razvojne jezike v skladu s posebnimi potrebami aplikacij.

Razlog, zakaj ima MSP430 mikrokontroler izjemno nizko porabo energije, je, ker je edinstven za zmanjšanje napajalne napetosti čipa ter prilagodljivo in nadzorovano delovno uro.

Najprej je območje napajalne napetosti mikrokontrolerja serije MSP430 1,8 do 3,6 V.Zato je pri delu s frekvenco uro 1MHz najmanjši tok čipa približno 165 μA.Hkrati je najnižja poraba energije v načinu zadrževanja RAM le 0,1 μA.Drugič, ta serija mikrokontrolerjev ima edinstveno zasnovo sistema ure.V seriji MSP430 obstajata dva različna sistema ur, vključno z osnovnim sistemom ur in frekvenčno zaklenjenim sistemom za zanko (FLL in FLL+), kot tudi sistema DCO Digital Osciltator Clock.Za zagotavljanje ur za CPU in različne funkcionalne zahteve moramo uporabiti le kristalni oscilator (na primer DT-26 ali DT-38).Poleg tega lahko te ure vklopite in izklopite pod nadzorom navodil, kar omogoča učinkovit nadzor celotne porabe energije.

Sistem deluje v različnih delovnih načinih, kar ima za posledico pomembne razlike v porabi energije čipov.V sistemu sta dva aktivna načina (AM) in pet načinov z nizko močjo (LPM0 ~ LPM4).V načinu ure v realnem času lahko poraba energije čipa doseže visoko 2,5 μA, v načinu zadrževanja RAM-a pa se lahko poraba energije čipa zmanjša na najmanj 0,1 μA.

Vsaka serija mikrokontrolerjev serije MSP430 združuje veliko perifernih naprav na čipu in na čipu, vključno z Watchdog (WDT), Analognim primerjalnikom A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_b0, UART, SPI, I2C, Multippier, LCD, 10-bit/12-bitni ADC, 16-bitni σ-Δ ADC, DMA, osnovni časovnik, ura v realnem času (RTC) in USB krmilnik itd.

Serija mikrokontrolerjev MSP430 lahko doseže 40 -palčni cikel navodila, ki ga poganja kristal 25MHz.Njegova 16-bitna širina podatkov, 40NS Navodni cikel in večnamenski množitelj strojne opreme omogočajo izvajanje določenih algoritmov za digitalno obdelavo signalov (na primer FFT itd.).

Mikrokontroler serije MSP430 je 16-bitni mikrokontroler, ki sprejme strukturo zmanjšanega navodila (RISC) in ima bogate načine naslavljanja.Temeljna navodila te serije mikrokontrolerjev so preprosta, na voljo pa je tudi veliko analognih navodil.Poleg tega lahko veliko število registrov in pomnilnika podatkov na čipu sodeluje v različnih operacijah, kar zagotavlja učinkovita navodila za obdelavo iskanja tabel.Te značilnosti nam omogočajo sestavljanje učinkovitih izvornih programov.

Programski spomini na vsako serijo mikrokontrolerjev MSP430 vključujejo vrste OTP, ROM, EPROM in Flash.

CPU mikrokontrolerja serije MSP430 je v osnovi enak mikroprocesorju splošnega namena, vendar v svoji zasnovi sprejme kontrolno usmerjen sistem strukture in navodil.Jedra CPU MSP430 je zasnovana z racionaliziranim naborom navodil in visoko preglednostjo, vključno z notranjimi navodili, ki jih izvajajo strojna in simulacijska navodila, ki temeljijo na obstoječih strojnih strukturah.Ta zasnova izboljša hitrost in učinkovitost izvajanja navodil, s čimer poveča zmogljivosti obdelave v realnem času MSP430.

S CPU je povezan prek MAB, MDB in prekinitvene storitve in zahteve.Periferni moduli v različnih serijah izdelkov MSP430 se lahko razlikujejo tako po vrsti kot v količini.Običajno so kombinacija perifernih modulov, kot so urni modul, čuvaj, vrata, osnovni časovnik, timer A, timer B, primerjalnik A, serijski vrat 0, serijski vrat 1, gonilnik LCD, analogno-digitalni pretvornik, analogno-to-Digitalni pretvornik, strojni množitelj, krmilnik DMA itd.

Enostaven za programiranje: Razvojna orodja MSP430 so preprosta in enostavna za uporabo, uporabniki pa lahko delujejo z uporabo različnih programskih jezikov, kot sta C jezik C in jezik montaže.

Ugodna cena: V primerjavi z drugimi serijami mikrokontrolerjev je njegova cena cenovno ugodnejša in primerna za uporabo v poceni aplikacijah.

Simulacija z visoko natančnostjo: ima vgrajena visoko natančna analogna vezja, ki lahko natančno zbirajo in obdelava analognega signala.

Nizka poraba energije: Serija MSP430 sprejme različne tehnologije z majhno močjo, kar mu omogoča, da porabi zelo malo moči v načinu pripravljenosti.

Podprite več komunikacijskih protokolov: Podpira več komunikacijskih protokolov, kot so I2C, SPI, UART itd. Za lažjo komunikacijo z drugimi napravami.

Omejeni razvojni viri: V nasprotju z drugimi serijami mikrokontrolerjev ima MSP430 razmeroma malo razvojnih virov, zato morajo uporabniki najti ustrezne informacije in rešiti težave sami.

Majhna zmogljivost za shranjevanje: Njegova zmogljivost za shranjevanje je sorazmerno majhna in ni primerna za scenarije uporabe, ki zahtevajo veliko število programov in shranjevanje podatkov.

Nižja zmogljivost: V primerjavi z drugimi visokozmogljivimi serijami mikrokontrolerjev MSP430 deluje počasneje in ni primeren za uporabo v scenarijih z visoko zmogljivostjo.

MSP430 in 89C51 sta oba mikrokontrolerja in se razlikujeta v naslednjih vidikih.

Najprej, ker ima mikrokontroler serije 89C51 8-bitni notranji vodilo, so njegovi notranji funkcijski moduli v osnovi 8-bitni.Čeprav so se notranji funkcionalni moduli znatno povečali, ima sama struktura velike omejitve, zlasti dodajanje analognih funkcionalnih komponent je težje.V nasprotju s tem je osnovna arhitektura serije MSP430 16-bitna.Čeprav se podatkovni vodilo pretvori, je še vedno 16-bitni avtobus in je hibridna struktura.Zato je za to odprto arhitekturo razširiti 8-bitne funkcionalne module ali 16-bitne funkcionalne module, kot so razširitev funkcionalnih modulov, kot sta analogna/digitalna pretvorba ali digitalna/analogna pretvorba, zelo priročna.To je tudi razlog, da se serija izdelkov MSP430 in njihove funkcionalne komponente hitro povečujejo.

Drugič, njihova razvojna orodja so različna.89C51 je prvi mikrokontroler, ki je vstopil v China, zato so ljudje ustvarili veliko primernih razvojnih orodij.Kako izvajati spletno programiranje je še vedno velik problem.Za serijo MSP430 so zaradi uvedbe pomnilnika programa Flash in tehnologije JTAG ne samo razvojna orodja postala enostavna za uporabo, ampak je tudi cena relativno nizka.Poleg tega podpira spletno programiranje.

Poleg tega je 89C51 8-bitni mikrokontroler.Uporablja kompleksno navodilo z imenom "CISC" z 111 navodili.Mikrokontroler MSP430 je 16-bitni mikrokontroler, ki sprejme zmanjšano strukturo navodil z le 27 jedrnatimi navodili.Hkrati veliko število analognih navodil uporablja številne registre in pomnilnik podatkov na čipu, kar jim omogoča, da sodelujejo v različnih operacijah.Ta osnovna navodila so navodila za eno cikel, močna in hitra.

Končno je napajalna napetost mikrokontrolerja 89C51 sama 5 voltov.Ima dva načina porabe z nizko močjo, in sicer v pripravljenosti in način napajanja.V normalnih okoliščinah je njegov tok porabe energije 24mA, v stanju pripravljenosti pa je njegov tok porabe energije še vedno 3MA.Tudi v načinu napajanja lahko napajalna napetost pade na 2V.Za shranjevanje podatkov v notranjem RAM -u pa mora zagotoviti tudi približno 50 ur toka.Za primerjavo ima serija mikrokontrolerjev MSP430 vrhunske zmogljivosti z nizko močjo.Zato je MSP430 bolj primeren za instrumente na bateriji in izdelke z merilniki.

• Sistem za zajemanje podatkov: z 12-bitnim ADC in primerjalnikom integrira različne komponente, kot so več časovnikov in USART, na en čip, zaradi česar je dobro prilagojen za aplikacije v sistemih za zajem podatkov.

• Senzorsko vozlišče: Zaradi nizke porabe energije je primerno za brezžična senzorska omrežja in lahko učinkovito podaljša življenjsko dobo baterije senzorskih vozlišč.

• Samodejni krmilni sistem: MSP430 se lahko uporablja v sistemih samodejnega krmiljenja, kot so industrijski nadzor, avtomatizacija doma in sistemi za avtomatizacijo stavb.Njegova visoka zmogljivost in nizka poraba energije sta primerna za dolgotrajne kontrolne aplikacije.

• Prenosne naprave: Njegova izjemno nizka poraba energije je idealna za prenosne naprave, kot so ure, ročni kalkulatorji, športni sledilci in medicinski pripomočki.

• Smart Instrument: MSP430 MicroController uporablja Flash pomnilnik kot svoje programsko shranjevanje, ki podpira spletno programiranje JTAG za priročne naloge, kot so prenos programa, simulacija, odpravljanje napak in nadgradnje.Ta funkcija je privedla do njenega širokega sprejemanja na področju pametnih števcev.

• Pametni števci: MSP430 se pogosto uporablja v pametnih števcih.Spremlja porabo moči, izvaja popravljanje faktorja moči in sporoča funkcije, hkrati pa ohranja nizko porabo energije, kar znatno podaljša življenjsko dobo baterije.

• Medicinska oprema: Zaradi nizke porabe energije in majhnega paketa MSP430 se pogosto uporablja v medicinski opremi, vključno s prenosnimi medicinskimi instrumenti in opremo za spremljanje pacientov.

Družina MSP430 ultra nizkih 16-bitnih RISC mešanih procesorjev RISC iz Texas Instruments (TI) ponuja vrhunsko rešitev za merilne aplikacije, ki jih poganjajo bateriji.

Programska oprema MSP430ware je zbirka oblikovalskih virov za razvoj z MSP430 MCUS, vključno s široko izbiro zelo abstrahiranih programskih knjižnic.Programska oprema je na voljo kot komponenta kode Composer Studio ™ IDE Desktop in Cloud različicah ali kot samostojni paket.

Delovanje z nizko močjo je ključna značilnost MSP430.Njegova zasnova daje zelo nizko uhajanje in deluje iz ene same oskrbe.To daje izjemno nizek odtok toka, ko je procesor v stanju pripravljenosti.Podprtih je več načinov nizke moči, ki uravnotežijo potrebe različnih aplikacij.

Glavna razlika med MSP430 in Arduino: Arduino je zgrajena za hiter uspeh pri igranju z njim.Pomanjkljivost je, da za najpreprostejše stvari uporablja generične knjižnice.Tako kot računalnik, kjer preprost program "Hello World" nalaga tone DLL-jev.MSP pa zahteva, da dejansko nekaj naredite.

Mikrokontroler MSP430 je procesor z mešanim signalom.Omogoča rešitev z enim čipom z vključevanjem več različnih funkcionalnih analognih vezij, modulov digitalnega vezja in mikroprocesorjev na en čip za praktične zahteve uporabe.