Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2007 №3

MSP430FG461X - новые микроконтроллеры Texas Instruments для портативных приложений с батарейным питанием

Пантелейчук Алексей


В феврале этого года компания Texas Instruments объявила о выпуске серийных микроконтроллеров MSP430FG461x. Эта серия высокоинтегрированных устройств с низким энергопотреблением содержит до 120 кбайт Flash-памяти на кристалле, что позволяет применять их для реализации сложных алгоритмов управления в реальном времени. Микроконтроллеры построены на базе архитектуры MSP430X с расширенной моделью памяти 1 Мбайт, поэтому являются обратно совместимыми по коду со своими предшественниками.

Краткое описание MSP430FG461x

Серия микроконтроллеров FG461x содержит до 120 кбайт Flash-памяти и 8 кбайт RAM. Разработчики медицинского оборудования отмечают, что эти микроконтроллеры выгодно использовать в портативных устройствах, таких как цифровые измерители кислорода в крови, беспроводные электрокардиографы, которые требуют наличия высокоинтегрированной интеллектуальной периферии и большого объема памяти на кристалле. Микроконтроллеры серии FG461x содержат до трех операционных усилителей, 12-разрядный АЦП (ADC) со скоростью преобразования 200 тысяч выборок в секунду, 12-разрядный ЦАП (DAC), а также контроллер прямого доступа к памяти (DMA).

Улучшенный модуль эмуляции вместо дорогого внутрисхемного эмулятора ICE

Так как приложения становятся все более сложными, затраты при их разработке и отладке возрастают экспоненциально. В отличие от симуляторов, которые не могут полностью и точно воспроизвести поведение приложения, встроенный улучшенный модуль эмуляции (EEM), имеющийся во всех микроконтроллерах MSP430, позволяет отлаживать аппаратную и программную часть без затрат на внутрисхемный эмулятор ICE. EEM микроконтроллеров FG461x поддерживает 8 аппаратных точек останова, буфер объемом 8@40 бит для хранения информации с шин данных и программ, а также различных флагов ядра, не влияя на ход выполнения основной программы.

Выбор микроконтроллера для приложений с батарейным питанием

Новое семейство микроконтроллеров MSP430FG461x позиционируется производителем как решение для портативных приложений. Интересно сравнить это решение с аналогами других фирм. Такие приложения, как счетчики газа, воды, измерители глюкозы в крови, пульса, давления, состоят из следующих элементов. Это:

  • датчик;
  • модуль преобразования аналогового сигнала в цифровую форму;
  • модуль управления питанием;
  • модуль обработки данных и управления;
  • модуль отображения информации.

В соответствии с этим можно определить основные требования к микроконтроллеру для портативного приложения:

  • наличие АЦП;
  • низкое энергопотребление;
  • быстрый переход в активный режим из режима низкого энергопотребления;
  • высокая производительность в активном режиме;
  • наличие контроллера ЖКИ.
Таблица 1

Микроконтроллеры с такими характеристиками есть у многих производителей, но мы остановимся на самых распространенных на российском рынке: Atmel, Freescale, Microchip, Texas Instruments (табл. 2). Разумеется, количество подобных микроконтроллеров довольно велико, но мы остановимся на самых «серьезных» соперниках.

Таблица 2. МК для приложений с батарейным питанием

Сложно сравнивать микроконтроллеры различных типов, например, 8-битные с 16-битными, по производительности, но в общем становятся понятными достоинства и недостатки основных претендентов. Если говорить об энергопотреблении, то MSP430 равных нет. Он меньше всего потребляет в режиме off mode (а в этом режиме микроконтроллер находится дольше всего) и быстрее всех выходит из него. Следующим преимуществом является большой объем Flash-памяти. То есть, если одной из задач приложения является накопление большого массива данных в процессе измерения, то MSP430FG461x побеждает. Третье достоинство — 16-разрядное ядро.

Средства отладки и софт

Теперь, когда мы оценили достоинства микроконтроллеров FG461x и решили их использовать в своем приложении, нужно понять, с чего начинать и как можно быстро вывести на рынок свое устройство.

Texas Instruments предлагает начинать разработку с помощью MSP-FET430U100, представляющего собой набор для программирования и отладки приложений на базе MSP430Fxxxx с Flash-памятью. Состоит этот набор из USB-JTAG адаптера и платы с ZIF-сокетом. Также в комплект входит интегрированная среда разработки IAR Kickstart, включающая ассемблер, трассировщик, симулятор, отладчик и компилятор Си (ограниченный по размеру программы).

Более мощное решение — отладочную плату на базе MSP430FG4618 и CC2420 — предлагает компания Softbaugh. Такая плата, имеющая название SFB-DRFG4618, может значительно сократить сроки разработки (рисунок).

Рисунок. Внешний вид платы SFB-DRFG4618

Отличительной характеристикой SFBDRFG4618 является реализация протокола ZigBee. Стек ZigBee (Airbee Wireless ZNS-Lite), разработанный компанией Airbee, позволяет реализовать топологии «точка–точка», «звезда» и «многоячейковая сеть».

Характеристики SFB-DRFG4618:

  • инженерный кристалл X430F4618;
  • ZigBee контроллер Chipcon CC2420, работающий на частоте 2,4 ГГц;
  • 4-узловой ZigBee-стек ZNS-Lite от Airbee Wireless;
  • разработка выполнена на базе Texas Instruments appnote SLAA264;
  • питание от двух батареек типа AAA или от внешнего источника;
  • интерфейс RS-232 — MAX3221;
  • часовой кварц на 32 кГц;
  • 4-выводной I2C-коннектор;
  • потенциометр 50 кОм, подключенный ко входу АЦП;
  • стандартный JTAG-разъем с поддержкой сигналов BSL;
  • все выводы микроконтроллера доступны на IDC-разъемах;
  • 4 пользовательских светодиода и 4 кнопки;
  • установленный фирменный ЖКИ Softbaugh — SBLCDA4;
  • макетные области с шинами питания;
  • питание от двух батареек типа ААА или внешнего источника +1,8...+3 В;
  • печатная антенна;
  • место под SMA-разъем.

Помимо выпуска отладочных плат, которые позволяют приступить к разработке софта без разработки своей платы, компания Texas Instruments решила проблему написания программы «с чистого листа». На сайте производителя имеются примеры на языках Си и ассемблер для инициализации и использования таких периферийных устройств, как АЦП, компаратор, ЦАП, контроллер прямого доступа к памяти, умножитель, последовательные порты, таймера, а также системы синхронизации и модуля управления питанием. Эти примеры программ размещены в архивах под названием slac121.zip (для ассемблера) и slac118.zip (для Си). При этом подразумевается, что используется среда разработки IAR.

Таким образом, новое семейство микроконтроллеров MSP430FG461x имеет лучшие характеристики по объему Flash-памяти, количеству периферийных устройств и потреблению энергии для RISC-микроконтроллеров на рынке, что, безусловно, привлечет к нему внимание серьезных разработчиков и производителей электронной техники.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке