Usporedna analiza mikrokontrolera MSP430 i 89C51: Značajke i aplikacije

Microcomputer s jednim čipom nije samo čip s određenom logičkom funkcijom, već računalni sustav integriran u čip.Ovaj će članak uvesti karakteristike, razvoj, glavne komponente, prednosti i nedostatke, aplikacije i razlike između MSP430 i 89C51 kako bi vam pomogli da bolje razumijete ovaj mikrokontroler i pružimo snažnu podršku za ugrađeni dizajn sustava.

Microcomputer s jednim čipom je integrirani čip kruga.Koristi vrlo velike tehnologije integriranog kruga za kombiniranje funkcija kao što je CPU CERKINSKIH OBRAZOVANJA CPU-a s mogućnostima obrade podataka, raznih I/O priključaka, sustava za prekid, memorijskog ROM-a samo za čitanje, memorijskog ram-a nasumičnog pristupa, timer/brojač, kao i krug za prikaz, pulsira široki modulacijski krugovi, analogni multiplekseri, A/D pretvarači i drugi krugovi integrirani su na silikonski čip kako bi tvorili mali, ali kompletni mikroračunalni sustav.Od 1980-ih, mikrokontroleri su se razvili od 4-bitne i 8-bitne do trenutnih 300 m mikrokontrolera velike brzine.

U usporedbi s mikroprocesorima opće namjene koji se koriste u osobnim računalima, ne zahtijeva vanjski hardver, čime se štedi troškovi.Ima višu razinu integracije, ali je ograničen utvrđenim specifikacijama i ima relativno specifične funkcije.Njegova najveća prednost je što je mala i prikladna za ugradnju u instrumente.Međutim, ima manji kapacitet za pohranu i jednostavnija ulazna i izlazna sučelja.

MSP430 Microcontroller je serija od 16-bitnih mikrokontrolera koje su proizveli Texas Instruments s ultra-niskom potrošnjom energije kao glavnom značajkom.Koristi smanjeni skup uputa (RISC) i procesor je mješoviti signal koji integrira digitalne i analogne module i procesore.Ima prednosti niskog napona, male potrošnje energije, visoke integracije, kao i dobru sposobnost i pouzdanost protiv interferencije.Stoga se široko koristi u mnogim poljima kao što su bežična komunikacija, automobilska elektronika, pametne domove, medicinska oprema i industrijska automatizacija.

• CC1352p

• CC1352R

• CC3200

MSP430 serija ima tri vrste uređaja, naime OTP tipa, tip bljeskalice i tip ROM -a, a njihove metode razvoja su različite.Za OTP i ROM uređaje obično moramo koristiti emulator za razvoj, a zatim izvoditi programiranje ili maskiranje čipa.Uređaji tipa bljeskalice imaju vrlo prikladno okruženje za razvoj i uklanjanje pogrešaka.Budući da uređaj ima sučelje za uklanjanje pogrešaka JTAG-a i flash memoriju koja se može ukloniti na električnu energiju, program može preuzeti prvo, a zatim kontrolirati pokretanje programa putem softvera u uređaju.Na taj način može čitati informacije na čipu putem sučelja JTAG kako bi dizajneri mogli ispraviti pogrešku, bez potrebe za emulatorima i programerima.Za uređaje tipa bljeskalice, on također sadrži i druge prikladne alate i sučelja za razvoj, kao što su hardverski timeri, ADC itd. Stoga, osim jezika montaže i C jezika, također možemo odabrati i druge povezane razvočne jezike u skladu s posebnim potrebama aplikacije.

Razlog zašto MSP430 Microcontroller ima ultra-nisku potrošnju energije je taj što je jedinstven u smanjenju napona napajanja čipa i fleksibilnog i upravljačkog rada.

Prije svega, raspon napona napajanja mikrokontrolera serije MSP430 iznosi 1,8 do 3,6V.Stoga, kada radi na satnoj frekvenciji od 1MHz, minimalna struja čipa je oko 165 μA.Istodobno, najmanja potrošnja energije u načinu zadržavanja RAM -a iznosi samo 0,1 μA.Drugo, ova serija mikrokontrolera ima jedinstveni dizajn sustava sata.U seriji MSP430 nalaze se dva različita sustava sata, uključujući osnovni sustav satova i sustav sa zaključanom frekvencijom (FLL i FLL+) satni sustav, kao i DCO sustav digitalnog oscilatora.Moramo koristiti samo kristalni oscilator (poput DT-26 ili DT-38) za pružanje satova za CPU i različite funkcionalne zahtjeve.Osim toga, ti se satovi mogu uključiti i isključiti pod kontrolom uputa, omogućujući učinkovitu kontrolu ukupne potrošnje energije.

Sustav djeluje u različitim načinima rada, što rezultira značajnim razlikama u potrošnji energije čipova.U sustavu postoje dva aktivna načina (AM) i pet načina male snage (LPM0 ~ LPM4).U načinu sata u stvarnom vremenu, potrošnja energije CHIP-a može doseći visoku razinu 2,5 μA, dok se u načinu zadržavanja RAM-a, potrošnja energije čipa može smanjiti na najmanje 0,1 μA.

Svaka serija mikrokontrolera serije MSP430 serije integrira bogatstvo perifernih uređaja na čipu i čipa, uključujući WatchDog (WDT), analogni komparator A, Timer_A0, Timer_A1, Timer_B0, UART, SPI, I2C, hardverski multiplikator, LCD vozač, 10-BIT/12-bitni ADC, 16-bitni σ-Δ ADC, DMA, osnovni tajmer, sat u stvarnom vremenu (RTC) i USB kontroler, itd.

MSP430 serija mikrokontrolera može postići 40NS ciklus uputa vođen kristalom od 25MHz.Njegov 16-bitna širina podataka, ciklus poučavanja 40NS i multiplikator multifunkcionalnog hardvera omogućuju mu implementaciju određenih algoritama za digitalnu obradu signala (poput FFT, itd.).

MSP430 Microcontroller je 16-bitni mikrokontroler koji prihvaća strukturu smanjenog skupa uputa (RISC) i ima bogate načine adresiranja.Temeljne upute ove serije mikrokontrolera su jednostavne, a na raspolaganju je i veliki broj analognih uputa.Pored toga, veliki broj registara i memorije podataka na čipu može sudjelovati u različitim operacijama, pružajući učinkovite upute za obradu pretraživanja tablice.Ove karakteristike omogućuju nam sastavljanje učinkovitih izvornih programa.

Programska sjećanja na svaku seriju MSP430 mikrokontrolera uključuju OTP, ROM, EPROM i flash tipove.

CPU mikrokontrolera serije MSP430 u osnovi je isti kao mikroprocesor opće namjene, ali u svom dizajnu prihvaća kontrolno orijentiranu strukturu i sustav upute.Struktura CPU -a MSP430 dizajnirana je s pojednostavljenim setom uputa i visokom transparentnošću, uključujući interne upute koje su izvršene pomoću hardverskih i simulacijskih uputa na temelju postojećih hardverskih struktura.Ovaj dizajn poboljšava brzinu i učinkovitost izvršavanja uputa, povećavajući na taj način mogućnosti obrade u stvarnom vremenu MSP430.

Povezana je s CPU -om putem MAB, MDB -a i linija prekida i traženja.Periferni moduli u različitim serijama proizvoda MSP430 mogu se razlikovati i u vrsti i u količini.Obično su kombinacija perifernih modula kao što su modul sata, čuvar, port, osnovni tajmer, timer A, timer B, komparator A, serijski port 0, serijski port 1, upravljački program LCD, analogno-digitalni pretvarač, analogno-to analogno-to-Digital Converter, hardverski multiplikator, DMA kontroler itd.

Jednostavni za program: MSP430 razvojni alati jednostavni su i jednostavni za upotrebu, a korisnici mogu raditi pomoću različitih programskih jezika, poput jezika C i jezika montaže.

Pristupačna cijena: U usporedbi s drugim serijama Microcontroller, njegova je cijena pristupačnija i prikladnija za upotrebu u jeftinim aplikacijama.

Simulacija visoke preciznosti: ima ugrađene analogne krugove visoke preciznosti, sposobne za točno prikupljanje i obradu analognog signala.

Mala potrošnja energije: Serija MSP430 prihvaća razne tehnologije male snage, omogućujući mu da konzumira vrlo malo snage u stanju pripravnosti.

Podržite više komunikacijskih protokola: podržava više komunikacijskih protokola kao što su I2C, SPI, UART itd. Da biste olakšali komunikaciju s drugim uređajima.

Ograničeni razvojni resursi: Za razliku od ostalih serija mikrokontrolera, MSP430 ima relativno malo razvojnih resursa, tako da korisnici moraju sami pronaći relevantne informacije i riješiti probleme.

Mali kapacitet za pohranu: Njegov kapacitet za pohranu relativno je mali i nije prikladan za scenarije primjene koji zahtijevaju veliki broj programa i pohrane podataka.

Niže performanse: U usporedbi s drugim serijama mikrokontrolera visokih performansi, MSP430 radi sporije i nije prikladan za upotrebu u scenarijima aplikacija visokih performansi.

MSP430 i 89C51 su mikrokontroleri i razlikuju se u sljedećim aspektima.

Prije svega, budući da mikrokontroler serije 89C51 ima 8-bitni unutarnji sabirnik, njegovi moduli unutarnje funkcije su u osnovi 8-bitni.Iako su se unutarnji funkcionalni moduli značajno povećali, sama struktura ima velika ograničenja, posebno je teže dodavanje analognih funkcionalnih komponenti.Suprotno tome, osnovna arhitektura serije MSP430 je 16-bitna.Unutarnje, iako se sabirnica podataka pretvara, još uvijek postoji 16-bitna magistrala, a to je hibridna struktura.Stoga su za ovu otvorenu arhitekturu, bilo da se proširi 8-bitni funkcionalni moduli ili 16-bitni funkcionalni moduli, poput proširenja funkcionalnih modula poput analogne/digitalne pretvorbe ili digitalne/analogne pretvorbe, vrlo su prikladni.To je ujedno i razlog zašto se MSP430 serija proizvoda i njihovih funkcionalnih komponenti brzo povećava.

Drugo, njihovi su razvojni alati različiti.89C51 je prvi mikrokontroler koji je ušao u China, pa su ljudi stvorili mnoge prikladne alate za razvoj.Međutim, kako implementirati internetsko programiranje, još uvijek je veliki problem.Za seriju MSP430, zbog uvođenja flash programske memorije i JTAG tehnologije, ne samo da su razvojni alati postali jednostavni za upotrebu, već je i cijena relativno niska.Pored toga, podržava internetsko programiranje.

Nadalje, 89C51 je 8-bitni mikrokontroler.Koristi složen skup uputa nazvan "CISC" s 111 uputama.MSP430 mikrokontroler je 16-bitni mikrokontroler koji prihvaća smanjenu strukturu skupa uputa sa samo 27 sažetih uputa.Istodobno, veliki broj analognih uputa koristi brojne registre i memoriju podataka na čipu, omogućujući im da sudjeluju u različitim operacijama.Ove jezgrene upute su upute s jednim ciklusom, moćne i brze.

Konačno, napon napajanja samog mikrokontrolera 89C51 je 5 volti.Ima dva načina potrošnje male snage, naime način pripravnosti i način rada.U normalnim okolnostima, njegova struja potrošnje energije je 24mA, dok je u stanju pripravnosti njegova struja potrošnje energije i dalje 3mA.Čak i u načinu napajanja, njegov napon napajanja može pasti na 2V.Međutim, kako bi se podaci spremili u unutarnju RAM -u, također mora osigurati oko 50UA struje.Za usporedbu, MSP430 serija mikrokontrolera ima vrhunske performanse male snage.Stoga je MSP430 prikladniji za instrumente na bateriji i proizvode brojila.

• Sustav za prikupljanje podataka: Sadrži 12-bitni ADC i komparator, integrira različite komponente kao što su više vremena i USART na jedan čip, što ga čini dobro prilagođenim za aplikacije u sustavima za prikupljanje podataka.

• Čvor senzora: Zbog male potrošnje energije prikladan je za bežične senzorske mreže i može učinkovito proširiti trajanje baterije senzorskih čvorova.

• Sustav automatskog upravljanja: MSP430 može se koristiti u automatskim upravljačkim sustavima kao što su industrijska kontrola, automatizacija kuće i sustavi za automatizaciju zgrade.Njegove visoke performanse i mala potrošnja energije čine ga prikladnim za dugotrajne kontrolne aplikacije.

• Prijenosni uređaji: Njegova izuzetno mala potrošnja energije čini ga idealnim za prijenosne uređaje poput satova, ručnih kalkulatora, sportskih tragača i medicinskih uređaja.

• Pametni instrument: MSP430 Microcontroller koristi flash memoriju kao svoje programski pohranjivanje, podržavajući JTAG Online programiranje za prikladne zadatke kao što su preuzimanje programa, simulacija, uklanjanje pogrešaka i nadogradnje.Ova je značajka dovela do svog širokog prihvaćanja u polju Smart Meter.

• Pametni brojila: MSP430 se široko koristi u pametnim brojilima.On nadzire upotrebu energije, obavlja korekciju faktora snage i komunicira funkcije uz održavanje male potrošnje energije, značajno proširivši vijek trajanja baterije.

• Medicinska oprema: Zbog male potrošnje energije i malog paketa MSP430, široko se koristi u medicinskoj opremi, uključujući prijenosne medicinske instrumente i opremu za nadzor pacijenata.

Obitelj MSP430 ultra-niske 16-bitne RISC-ove mješovito-signalne procesore iz Texas Instruments (TI) pruža vrhunsko rješenje za mjerenje na bateriju.

MSP430ware softver je zbirka dizajnerskih resursa za razvoj MSP430 MCU -a, uključujući širok izbor visoko apstrahiranih biblioteka softvera.Softver je dostupan kao komponenta Code Composer Studio ™ IDE Desktop i Cloud verzije, ili kao samostalni paket.

Rad male snage ključna je značajka MSP430.Njegov dizajn daje vrlo nisko curenje, a djeluje s jedne pruge.To daje izuzetno nizak odvod struje kada je procesor u stanju pripravnosti.Podržano je nekoliko načina male snage, koji uravnotežuju potrebe različitih aplikacija.

Glavna razlika između MSP430 i Arduino: Arduino izgrađena je za brzi uspjeh kada se igra s njim.Nedostatak je što koristi generičke knjižnice za najjednostavnije stvari.Kao i računalo gdje jednostavan program 1-line "Hello World" učitava tone DLL-a.MSP, međutim, zahtijeva da zapravo nešto učinite.

MSP430 mikrokontroler je procesor mješovitog signala.Omogućuje rješenje s jednim čipom integrirajući nekoliko različitih funkcionalnih analognih krugova, modula digitalnog kruga i mikroprocesora na jedan čip za praktične zahtjeve za primjenu.