CC BY
72Микроконтроллеры MSP430
для измерительных приборов с батарейным питанием
Дмитрий КИРОСИР
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 встроен-
ный 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 контрол-
леров 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.
Таблица 1. Особенности микроконтроллеров линейки семейства MSP430
Серия Частота, МГц Flash, кбайт ROM, кбайт RAM, кбайт GPIO АЦП ЦАП Другая интегрированная периферия LCD-сегменты Интерфейсы Темп. датчик
MSP430x1xx 8 До 60 Нет До 10 До 48 12 или 10-бит SAR 2 ЦАП 12 Аналоговый компаратор, DMA, аппаратный умножитель, супервизор напряжения питания (БУБ) Нет 1 USART (SPI или UART или I2C), 1 USART (SPI или UART) Нет
MSP430x2xx 16 До 32 Нет До 1 До 32 10-бит SAR или 16-бит DS Нет 2 ОУ или аналоговый компаратор Нет 1 USART (SPI или UART), USCI (UART/LIN/IrDA/SPI и I2C/SPI) Есть
MSP430x3xx 8 Нет До 32 До 1 До 40 14-бит SAR Нет Аппаратный умножитель До 120 1 USART (SPI или UART) Нет
MSP430x4xx 8 До 120 Нет До 8 До 80 12-бит SAR или 16-бит DS 2 ЦАП 12 3 ОУ, аналоговый компаратор, DMA, БУБ До 160 1 USART (SPI или UART), USCI (UART/LIN/IrDA/SPI и I2C/SPI) Есть
Таблица 2. Сравнение показателей некоторых представителей семейств микроконтроллеров
Серия Частота, МГц Flash, кбайт RAM, кбайт GPIO АЦП ЦАП LCD-сегменты Интерфейсы Другая интегрированная периферия
MSP430FG4618 8 116 8 80 12-бит SAR ЦАП 12 160 1 USART (SPI или UART), USCI (UART/LIN/IrDA/ SPI и I2C/SPI) 3 ОУ, аналоговый компаратор, DMA, супервизор напряжения питания, таймеры
MSP430FE427 8 32 1 14 16-бит DS Нет 128 1 USART (SPI или UART) Аппаратный умножитель, супервизор напряжения питания, таймеры
MSP430F4270 8 32 0,25 32 16-бит DS ЦАП 12 56 UART по таймеру Таймеры
PIC18F85J90 До 40 32 2 67 10-бит Нет 192 MI2C/SPI, EUSART, АUSART Таймеры
MAXQ2000-RAX 20 64 2 Альтерн.сегм. Нет Нет 132 2 USART, SPI Аппаратный умножитель/аккумулятор, часы реального времени, таймеры
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 3 ’2007
Сравнивая отдельные показатели, мы видим, что микроконтроллеры MSP430х4хх несколько проигрывают конкурентам по тактовой частоте вычислительного ядра и «рекорд» по числу сегментов ЖК-при-надлежит 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) обес-
печивают М8Р430РС4618 и МвР430РЕ427. 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 особеннос-
тью микроконтроллеров ТІ, независимо от наличия встроенных драйверов ЖКИ или какой-то другой периферии.
Таким образом, по совокупности параметров лидером оказывается семейство М8Р430 от ТІ.
При таком наборе характеристик очевидно, что эти контроллеры наилучшим образом подходят для измерительных приборов с батарейным питанием. ■
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 3 '2007
