Микроконтроллеры MSP430 для измерительных приборов с батарейным питание

К электронному измерительному прибору с батарейным питанием предъявляются следующие требования: он должен обеспечить достаточно высокую точность измерений; индикацию результатов и минимальное потребление энергии от батареи. Последнее требование легче реализовать, если минимизировать количество элементов схемы. На практике это означает, что основной элемент — микроконтроллер — должен взять на себя максимум функций.

Современные микроконтроллеры различных производителей обладают самыми разнообразными параметрами и характеристиками. Это многообразие приводит к тому, что у разработчиков электронной аппаратуры зачастую возникает проблема выбора микроконтроллера.

Одним из ярких представителей контроллеров, удовлетворяющих требованиям к портативным электронным измерительным приборам, является семейство MSP430 от Texas Instruments (TI). Представители этого семейства содержат 16-разрядный RISC-процессор, интегрированные высококачественные аналоговые и цифровые периферийные устройства и характеризуются сверхнизким энергопотреблением (до 1 мкА в режиме ожидания). Всего выпускается четыре линейки таких микроконтроллеров. Их особенности приведены в таблице 1.

Достаточно редким для контроллеров периферийным устройством является встроенный драйвер управления сегментным ЖК-дисплеем, но именно благодаря этой функции разработчик без особых усилий может обеспечить индикацию результатов измерений.

Кроме Texas Instruments, микроконтроллеры со встроенным драйвером ЖК-дисплея выпускают Maxim-Dallas, Microchip, Atmel, Freescale и некоторые другие фирмы. Рассмотрим несколько микроконтроллеров от различных производителей, которые обладают близкими характеристиками и параметрами.

Критериями для выбора положим разрядность вычислительного ядра (будем рассматривать только 16-разрядные МК), и наличие встроенного драйвера управления сегментным ЖК-дисплеем.

У Maxim-Dallas этим требованиям отвечает только семейство MAXQ2000, внутри которого различия минимальны. У Microchip этим требованиям отвечает 10 серий контроллеров из семейства PIC18 — среди них выберем контроллер, имеющий максимально расширенную конфигурацию.

У Texas Instruments этим требованиям отвечает 67 серий в двух линейках семейства MSP430. Это линейки MSP430x3xx и MSP430х4хх. Выберем среди них самую продвинутую — четвертую. Она насчитывает 48 серий, которые отличаются не только количеством, но и разнообразием периферийных устройств. Поэтому для более полного сравнения необходимо взять несколько характерных серий.

Выберем самых ярких представителей этих семейств.

От Texas Instruments — MSP430FG4618, MSP430FE427 и MSP430F4270, от Microchip — PIC18F85J90, от Maxim-Dallas — MAXQ2000-RAX.

Все представленные семейства позиционируются производителями как микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением.

Для наглядности сведем данные в одну общую таблицу 2.

Сравнивая отдельные показатели, мы видим, что микроконтроллеры MSP430х4хх несколько проигрывают конкурентам по тактовой частоте вычислительного ядра и «рекорд» по числу сегментов ЖК-принадлежит PIC18F85J90. MSP430FG4618 значительно опережает всех по количеству памяти — как Flash, так и RAM. А по точности АЦП лидируют все представители TI. Наивысшую точность (16 разрядов) обеспечивают MSP430FG4618 и MSP430FE427. Но применение дельта-сигма АЦП возможно не во всех случаях, поэтому в семействе имеется несколько серий контроллеров с АЦП последовательного приближения, которые также по своей разрешающей способности превосходят аналоги других фирм.

Встроенные цифро-аналоговые преобразователи являются уникальной особенностью микроконтроллеров TI, независимо от наличия встроенных драйверов ЖКИ или какой-то другой периферии.

Таким образом, по совокупности параметров лидером оказывается семейство MSP430 от TI.

При таком наборе характеристик очевидно, что эти контроллеры наилучшим образом подходят для измерительных приборов с батарейным питанием.