MSP430 - energooszczędne mikrokontrolery.pdf - MSP430 - sq9nip

P O D Z E S P O Ł Y

Rodzina proceso-

rÛw MSP430 znalaz³a

juø spor¹ grupÍ zwo-

lennikÛw, szczegÛlnie

wúrÛd projektantÛw

urz¹dzeÒ pomiarowych

i†inteligentnych przetwor-

nikÛw wielkoúci. U†pod-

staw wprowadzenia tych

procesorÛw†na rynek leøa³a

idea uk³adu sterownika zo-

rientowanego na zastosowa-

nia pomiarowe, w†ktÛrych

przewiduje siÍ bardzo d³ugie

okresy miÍdzy wymian¹ bate-

rii lub nie wymienia siÍ jej

przez ca³y okres eksploatacji urz¹dzeÒ.

Zwarta i†bardzo efektywna lista

rozkazÛw (27 podstawowych in-

strukcji + 24 dodatkowe, emulo-

wane przez instrukcje podstawo-

we) znacznie u³atwia opanowanie

programowania .

Liczba nowych

mikrokontrolerÛw w†rodzinie

MSP430, po pocz¹tkowym

okresie zastoju, uleg³a

szybkiemu zwiÍkszeniu, co

sta³o siÍ dla nas pretekstem

do ich przypomnienia.

G³Ûwne cechy procesorÛw

Dla porz¹dku przypomnijmy

podstawowe parametry techniczne

rodziny i†wynikaj¹ce z†tego g³Ûwne

korzyúci.

nym dostÍpem do kaødego z†16-

bitowych rejestrÛw procesora (PC,

SP, SR, CG + 12 rejestrÛw ogÛl-

nego przeznaczenia). Stworza to

bardzo dogodne warunki zarÛwno

dla programowania w†asemble-

rze, jak i†dla efektywnego kom-

pilatora jÍzyka C.

7†wydajnych trybÛw adresacji, do-

stÍpnych dla wszystkich rozka-

zÛw, z†jednoczesnym rÛwnorzÍd-

16-bitowa architektura procesora

typu RISC.

Energooszczędne

mikrokontrolery

Energooszczędne

mikrokontrolery

Sprawne narzÍdzia obs³ugi (na

poziomie jÍzyka C) zapewniaj¹ce

wygodne opracowywanie i†uru-

chamianie nowych projektÛw.

Rozbudowany system zabezpie-

czeÒ programu i†prawid³owoúci

jego wykonywania, poczynaj¹c od

wbudowanego uk³adu WatchDog.

Szeroka gama blokÛw peryferyj-

nych, ³¹cznie z†wielowyjúciowymi

przetwornikami A/C (do 12 bitÛw

rozdzielczoúci), uk³adem mnoø¹-

cym, portami, wyjúciami PWM

itp. Predystynuje to procesory

MSP do bardzo szerokiej gamy

zastosowaÒ, od urz¹dzeÒ pomia-

rowych, po sterowanie napÍdami.

Wbudowane sterowane ürÛd³o

pr¹dowe do wspÛ³pracy z†popu-

larnymi przetwornikami rezystan-

cyjnymi.

Rys. 1.

Do dwÛch uk³adÛw UART w†jed-

nym procesorze, wydatnie upra-

Elektronika Praktyczna 6/2001

P O D Z E S P O Ł Y

liczbie wyprowadzeÒ, nie wszystkie

moøliwoúci i†peryferia s¹ dostÍpne

w†kaødym z†procesorÛw rodziny.

Prawid³owoúÊ powyøsz¹†potwierdza

przytoczona tabela. Trafny dobÛr

procesora do zastosowania staje siÍ

wiÍc czÍsto kluczowym elementem,

zapewniaj¹cym powodzenie kon-

strukcyjne.

ma³ym poborze mocy znacznie uat-

rakcyjni³o ofertÍ procesorÛw

MSP430. Zaowocowa³o to pojawie-

niem siÍ procesorÛw MSP430Fxxxx,

wyposaøonych w†pamiÍÊ Flash.

Pierwsze z†nich to uk³ady

MSP430F11x1, dla ktÛrych produ-

cent deklaruje bardzo niskie ceny,

ale przy atrakcyjnych w³asnoúciach

uøytkowych. Inne dysponuj¹ juø

znacznie bogatszymi zasobami uk³a-

dÛw peryferyjnych i†zwi¹zanymi

z†tym bogatszymi moøliwoúciami

zastosowaÒ.

Rys. 2.

PamiÍÊ programowalna

w†procesorach rodziny

Dotychczas, dla potrzeb urucho-

mieniowych i†prototypowych prac,

dostÍpne by³y jedynie doúÊ kosz-

towne uk³ady wyposaøone w†kaso-

wane promieniowaniem UV pamiÍ-

ci typu EPROM.

Dopracowanie technologii pro-

gramowalnych pamiÍci o†bardzo

szczaj¹cych komunikacjÍ z†inny-

mi procesorami.

Przyk³adowy kontroler

³adowarki akumulatorÛw

Schemat blokowy najmniej-

szych procesorÛw wyposaøonych

w†pamiÍÊ Flash przedstawiono na

Rejestry pozwalaj¹ce na kompara-

cjÍ i†przechwyt stanu licznikÛw

czasu (nawet do 7†w†procesorach

grupy F14x), dziÍki czemu liczne

wyjúcia PWM moøna zastosowaÊ

do przetwarzania A/C jak i, na

przyk³ad,†do sterowania uzwoje-

niami silnikÛw .

Tab.1. Porównanie własności mikrokontrolerów rodziny MSP430

Układ

OTP flash ROM RAM Peryferie

Obudowy

MSP430P112 *

4KB

256B 15−bit Watchdog/Timer

20SOP

MSP430C111

2KB 128B 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC

20SOP

Komparator analogowy pozwalaj¹-

cy rÛwnieø na organizacjÍ prze-

twornika A/C z†zachowaniem

rozdzielczoúci 8, a†nawet 10 bi-

tÛw.

MSP430C112

4KB 256B We/Wy port P1 i P2

20SOP

MSP430F1101

1KB

128B 15−bit Watchdog/Timer

20SOP, TSSOP

MSP430F1121

4KB

256B 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC

20SOP, TSSOP

MSP430C1111

2KB 128B Komparator analogowy, źr. odniesienia 20SOP, TSSOP

MSP430C1121

4KB 256B We/Wy port P1 i P2

20SOP, TSSOP

MSP430F133

8KB

256B 15−bit Watchdog/Timer

64QFP

Ultraniski pobÛr mocy ( 250 m A

w†stanie przetwarzania + pr¹d

ürÛd³a pr¹dowego ).

MSP430F135

16KB

512B 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC

64QFP

16−bit Timer_B, 3 rejestry CC/S

komparator analogowy, źr. odniesienia,

12−bit, 12−kanałowy przetw. A/C,

HW USART, UART/zgodny z SPI,

port We/Wy P1 − P6

Rozbudowana lista stanÛw uúpie-

nia - pracy energooszczÍdnej

o†poborach pr¹du od 0,1mA†do

6mA.

MSP430F147

32KB

1KB 15−bit Watchdog/Timer

64QFP

Sta³y†czas budzenia procesora

rÛwny 6†ms.

MSP430F148

48KB

2KB 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC

64QFP

MSP430F149

60KB

2KB 16−bit Timer_B, 7 rejestrów CC/S

64QFP

Swoboda doboru ürÛd³a i†czÍstot-

liwoúci zegara taktuj¹cego. Daje

znaczny wp³yw na wielkoúÊ mo-

cy pobieranej przez procesor (np.

przy zastosowaniu kwarcu 32kHz

dla utrzymania pracy zegara cza-

su rzeczywistego, wskaünika LCD

i†wraøliwoúci na klawiaturÍ, wy-

starczy pr¹d 0,8 m A†z†3V zasila-

nia) .

komparator analogowy, źr. odniesienia,

12−bit, 12−kanałowy przetw. A/C,

2*HW USART, UART/zgodny z SPI,

8*8 do 16*16 HW jedn. MPY/MAC

port We/Wy P1 − P6

MSP430P315 *

16KB

512B 15−bit Watchdog/Timer

56 SSOP

MSP430P315S *

16KB

512B 8/16−bitowy Timer_Port

48 SSOP

MSP430P311S

2KB 128B sterownik LCD 64− lub 92−segm.

48 SSOP

MSP430P312

4KB 256B HW UART małej mocy,

56 SSOP

MSP430P313

8KB 256B We/Wy port P0

56 SSOP

MSP430P314

12KB 512B

56 SSOP

Rozbudowany system przerwaÒ

wewnÍtrznych i†zewnÍtrznych (do

15 przerwaÒ) z†moøliwoúciami in-

dywidualnego ich maskowania.

MSP430P315

16KB 512B

56 SSOP

MSP430P325A *

16KB

512B 15−bit Watchdog/Timer

64QPF, PLCC

MSP430C323

8KB 256B 8/16−bitowy Timer_Port

64QPF, PLCC

MSP430C325

16KB 512B sterownik LCD 84−segm.

64QPF, PLCC

Program ìbootstrap loaderî, po-

zwalaj¹cy na ³atwe ³adowanie

wewnÍtrznej pamiÍci flash .

HW UART małej mocy,

14−bitowy przetw. A/C,

We/Wy port P0

Do szeúciu 8-bitowych, rÛwnoleg-

³ych portÛw We/Wy.

W† tab. 1 zebrano g³Ûwne cechy

poszczegÛlnych procesorÛw rodziny

MSP430.

Jednak, jak zwykle w†mikrokon-

trolerach o†rozbudowanych funk-

cjach i†obudowach o†ograniczonej

MSP430P337A *

32KB

1KB 15−bit Watchdog/Timer

100 QFP

MSP430C336

24KB 1KB 8/16−bitowy Timer_Port

100 QFP

MSP430C337

32KB 1KB sterownik LCD 120−segm.

100 QFP

HW USART, UART/zgodny z SPI,

8*8 do 16*16 HW jedn. MPY/MAC

port We/Wy P1 − P4

* istnieją wersje EPROM kasowane UV dla układów prototypowych PMS430E112, PMS430E315,

PMS430E325A, PMS430E337A

Elektronika Praktyczna 6/2001

P O D Z E S P O Ł Y

rys. 1 . ZwrÛÊmy uwagÍ na za-

warte w†procesorze uk³ady pery-

feryjne, ukierunkowuj¹ce go do

stosowania w†prostych uk³adach z

wyjúciami analogowymi czy do

sterowania silnikami lub do po-

dobnych celÛw. DostÍpny w†jed-

nej z†odmian komparator napiÍcia

pozwala na budowÍ przetwornika

A/C w oparciu o†pomiar czasu

roz³adowania kondensatora o zna-

nej pojemnoúci. IdeÍ tÍ wyko-

rzystano w†prostym sterowniku

do ³adowarki akumulatorÛw, ktÛ-

rego schemat przedstawiono na

rys. 2 .

Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na ko-

rzystne dla uøytkownikÛw posu-

niÍcie producenta - Texas Instru-

ments - ktÛry wkrÛtce po zapro-

ponowaniu najprostszych proceso-

rÛw Flash rozpocz¹³ oferowanie

uk³adÛw†o†maksymalnych zasobach

pamiÍci i†peryferii. DziÍki temu

do r¹k uøytkownikÛw trafi³ pro-

cesor, na ktÛrym moøna przetes-

towaÊ rÛwnieø rozwi¹zania prze-

widywane dla uproszczonych wer-

sji uk³adu.

Wyposaøenie najprostszych

procesorÛw w†moøliwoúÊ obs³ugi

wyjúÊ PWM oraz komparator na-

piÍcia stwarza wyj¹tkowo dogod-

ne warunki do jego masowego

zastosowania w†sterowaniu ma³y-

mi silniczkami czy teø inteligen-

tnymi ³adowarkami do akumula-

torÛw, przy znikomym poborze

pr¹du przez procesor. Na rysun-

ku obok zamieszczony zosta³

uk³ad po³¹czeÒ takiego kontrole-

ra. Moøe†on dostosowywaÊ pr¹d

³adowania nie tylko do wartoúci

napiÍcia na baterii, ale uwzglÍd-

niaÊ jego charakterystykÍ zmian

w†czasie, dostarczony juø ³adunek

czy zmiany opornoúci wewnÍtr-

znej itp. Wszystkie te opcje s¹

moøliwe do uzyskania przy po-

borze pr¹du przez procesor na

poziomie 1,6mA.

Niska cena uk³adu, prawie po-

mijalna w†stosunku do kosztu aku-

mulatora, wobec poprawy warun-

kÛw eksploatacji i†wyd³uøeniu jego

czasu uøytkowania moøe byÊ za-

chÍt¹ do tego rodzaju zastosowaÒ.

Odpowiednio szersze moøliwoúci

maj¹ bardziej rozbudowane proce-

sory tej rodziny.

do generowania kodu i†jego uru-

chamiania (poziom kosztÛw bez

VAT i†kosztÛw granicznych poniøej

$50). DostÍpny w†pakiecie kompi-

lator jÍzyka C (zreszt¹ bardzo efek-

tywny) ma ograniczenie objÍtoúci

generowanego i†³adowanego do mo-

du³u testowego kodu na poziomie

1k(s³owa). Pakiet ten umoøliwia

rÛwnieø programowanie pamiÍci

flash procesora osadzonego w†pod-

stawce ( fot. 1 ).

Analogiczny zestaw dla proce-

sora F149 jest juø nieco droøszy.

W†przypadku tego pakietu ograni-

czenie objÍtoúci kodu generowane-

go przez kompilator C jest juø

nieco bardziej dotkliwe i†zapew-

nienie pe³nego wykorzystania wa-

lorÛw tego jÍzyka wymaga jednak

wyposaøenia siÍ w†pe³n¹ wersjÍ

narzÍdzi oferowanych przez firmÍ

IAR. Bliøsze dane i†szczegÛ³y

o†poruszonych tutaj procesorach,

ich narzÍdziach uruchomienio-

wych i†przyk³adach zastosowaÒ

znajdzie Czytelnik na za³¹czonym

kr¹øku CD-ROM. Zawiera on wy-

brane fragmenty materia³Ûw zawar-

tych na serwerze internetowym

firmy Texas Instruments, a†dostÍp-

nych rÛwnieø na dostarczanym

przez producenta i†dystrybutorÛw

dysku CD-ROM ìMSA430 August

2000î o†oznaczeniu firmowym

SLAC001B.

Krzysztof Kardach, TI

NarzÍdzia uruchomieniowe

Procesory z†rodziny MSP430,

wyposaøone w†pamiÍÊ Flash, otwie-

raj¹ rÛwnieø spore moøliwoúci

przed projektantami nie dysponuj¹-

cymi znacznymi úrodkami inwesty-

cyjnymi. Wynika to z†wyj¹tkowo

korzystnej oferty pakietÛw testo-

wych typu ìstarter kitî. Dla naj-

mniejszych procesorÛw rolÍ tak¹

spe³nia zestaw MSP-FET430x110,

wyposaøony w†dzia³aj¹ce na kom-

puterach PC kompletne narzÍdzia

Elektronika Praktyczna 6/2001

MSP430 - energooszczędne mikrokontrolery.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: