多功能超低功耗的MSP430FG461x微处理器

新器件新技术　。　ｌｌ　ｌｌｌ｜　一ｉｌ｜　ｌｌｌ。　多功能超低功耗的　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１　ｘ徽处理嚣　■合肥工业大学　崔ｊ匕京　陶维青　在简要介绍ＴＩ公司ＭＳＰ４３０单片机的基础上，主要讨论了ＴＩ公司最近推出的新款ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ系　摘要　列超低功耗微处理器。通过与ＭＳＰ４３０Ｆ４４ｘ系列相比较，着重阐述该系列单片机新增加的实时时钟模块　和运算放大器模块。　关键词　单片机　超低功耗　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ　ＭＳＰ４３０系列是ＴＩ公司近几年开发的一款具有精简　ＭＳＰ４３０系列单片机种类齐全。总的来说，每推出一　款新的ＭＳＰ４３０系列，其片上模块资源在增加，存储空间　（Ｆｌａｓｈ，ＲＯＭ，ＲＡＭ）在增大，功能特性在完善，应用范围　在扩大。　指令集的１６位混合型单片机。其突出优点是低电源电　压、高效的寻址方式和超低功耗。　１　ＭＳＰ４３０系列单片机主要特性　ＭＳＰ４３０系列主要有如下特性：　◆高效１６位ＲＩＳＣ内核，１２５　ｓ指令周期时间；　◆从低功耗模式唤醒仅需６　ｓ；　◆强大的中断功能；　◆自带看门狗及复位电路；　◆无外扩的数据／地址总线；　到目前为止，ＴＩ公司已推出了５个ＭＳＰ４３０系列。　其中，ＭｓＰ４３０Ｆ（　６１ｘ系列是最新的产品，该系列含有　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１６、ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１７、ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１８　ＭＳＰ４３０一　ＦＧ４６１９四种型号。以ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１９为例，其存储空间　Ｆｌａｓｈ或Ｒ０Ｍ由原来的１　ＫＢ逐渐增加到１２０　ＫＢ；ＲＡＭ由　原来的１２８字节增加到４　ＫＢ。这就意味着，ＭＳＰ４３０ＦＧ－４６１ｘ　系列单片机更加适用于程序代码容量大且较复杂的应用系　统中。　◆丰富的片上外围模块；　◆串行在线编程；　◆具备串行通信口；　２　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ单片机的内部结构　图１为ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ系列单片机的内部结构。同　其他ＭＳＰ４３０系列一样，ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ系列由很多模块　组成。各个模块完全是运行的，定时器（Ｔｉｍｅｒ）、输　入／输出口（Ｉ／Ｏ）、运算放大器（ＯＡ）、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器、　看门狗（Ｗａｔｃｈｄｏｇ）等都可以在主ＣＰＵ休眠的状态下独　◆ＥＳＤ保护，抗干扰力特强；　◆系统工作稳定；　◆方便高效的开发环境。　ＭＳＰ４３０系列单片机有如此独特的性能，因而一问世　便深受广大用户的青睐。显然，它非常适用于工业控制和　检测，仪器、仪表以及通信等领域。　ＶＢ４ｏ９中。墨　结　语　由于没有变压器，因此就失去了电流的绝缘，所以采　用ＶＢ４０９作为供电电源，要用在对电流绝缘没有要求的　参考文献　［１］ＶＢ４Ｏ９／ＶＢ４Ｏ９ｓＰ／ＶＢ４Ｏ９（Ｏ２２Ｙ）Ｄｏｕｂｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔ　ａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　ＩＣ［ＯＬ￣．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔ．ＣＯｒｎ，２００１　越餐　错Ｌ彀教援、毂竣工程蜘　蓦妥碍｝梵蠢甸　量鼙逮槛猃溅与　氅馘嚣薯搿薯毫毫　ｌ｜ｌ。毒曩　ｉ。　ｌ｜　场合，例如洗衣机、供热、功率计量等。对于需要电流　绝缘的场合，需在供电输入端加一个１：１的小型隔离变　压器，因为输入功率低，所以变压器的尺寸可以做得比较　小，同时变压器的输出还可以使用电阻分压后再输入到　薯蕾曩《囊曩一ｉ　ｔ　囊｜《　｜｜　收穰琏瓤　｜ｚ响爨奄每爨　４　２《平　机　嵌入式系诧应国》ｌ豳匝—田＿圈哪　ａｄｖ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｎｒ．ｃｎ（广告专用）　维普资讯 http://www.cqvip.com ｊｌ｜　ｌ　Ｉ　新器件新技术　Ｐ３．ｘ／Ｐ４．ｘ　Ｐ７．ｘ／Ｐ８．ｘ　Ｐ１ｘ／Ｐ２．ｘ　Ｐ５．ｘ／Ｐ６．ｘ　Ｐ９．ｘ／Ｐ１０．ｘ　．Ｘ１Ｎ／ＸＯＵＴ／ＸＴ２ＩＮＸＴ２ＯＵＴ　ＤＶＣＣ１／２　ＤＶＳＳ１／２　ＡＶＣＣ　ＡＶＳＳ　！一　……体现出该系列所具有的可移植性。　－ｊ＿…一Ｊ＿＿＿．．Ｉ＿＿＿一．Ｉ＿．＿…………　Ｌ．４＿￣８．　ｚｘ　４　新增片内外围模块　考虑其实用性，本文仅讨论实时　时钟模块和运算放大器模块。　整　４．１　实时时钟模块　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列的实时时钟　（Ｒｅａｌ—Ｔｉｍｅ　Ｃｌｏｃｋ，ＲＴＣ）模块可配置　成一个通用３２位定时器，或者一个具　有日历功能的实时时钟。该模块主要　有以下特性：　◆日历时钟模式；　◆３２位计数模式；　◆在日历模式下，自动对秒、分、　立运行。当需要主ＣＰＵ工作时，任何一个模块都可以通　过中断唤醒ＣＰＵ，从而使系统以最低功耗运行。　此外，由于ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列单片机具有ＬＣＤ驱　◆中断功能；　时、天、月、年计数；　动、硬件乘法器、比较器、多路中断、串行通信口，因而其具　有多功能性且用途极其广泛，能满足用户的各方面需求。　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列的另一个重要特性是内部使用　了ＬＦＸＴ１、ＸＴ２、ＤＣＯ和ＦＬＩ　＋，分别作为低频振荡、高频　◆可选的ＢＣＤ格式或十六进制格式。　４．１．１计数模式　在这种模式下，该模块提供了一个３２位计数器，计数　器的时钟源来自于ＡＣＬＫ、ＳＭＣＬＫ或ＢＴＣＮＴ２输入时钟　（基本定时器下通过１２８分频得到）。３２位计数器是由４　个相互的８位计数器串联而成的，每一个计数器　（ＲＴＣＮＴ１～ＲＴＣＮＴ４）可单独进行读／写操作。从日历模　式转为计数模式需要重新设置初值。　表１　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ系列与ＭＳＰ４３０Ｆ４４ｘ主要特性对比　振荡、数控振荡和增强型锁频环时钟发生器。在片内形成　ＡＣＬＫ、ＭＣＬＫ和ＳＭＣＬＫ等时钟信号，供给各片内外围　模块。这样用户可以根据实际需要通过程序来选择合适　的系统时钟，从而获得最佳的低功耗特性。　３　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１ｘ与ＭＳＰ４３０Ｆ４４ｘ特性对比　ＭＳＰ４３０Ｆ４４Ｘ是ＴＩ公司于２００２年推出的具有超低　功耗特性的Ｆｌａｓｈ型单片机。在ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列没　＼芯片　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６　１　９　　４ｏｏｔ￣Ａ＠１　ＭＨｚ　有　１２ＯＫＢ　Ｆｌａｓｈ　４ＫＢ　ＭＳＰ４３０Ｆ４４９　２８０ｔ￣Ａ＠１ＭＨｚ　无　６ＯＫＢ　Ｆｌａｓｈ　２ＫＢ　稃篮＼活动模式　实时时钟　片内ＲＯＭ　片内ＲＡＭ　出现之前，该系列单片机具有丰富的内部资源和强大的信　号处理能力，其性价比相当高，在系统设计、开发调试及实　际应用上都表现出较明显的优势。　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列与ＭＳＰ４３０Ｆ４４Ｘ系列的内部结　构基本相同。它们均具有ＭＳＰ４３０单片机总的结构特点　和功能特性，两系列主要特性对比如表１所列。（以　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１９和ＭＳＰ４３０Ｆ４４９为例。）　硬件乘法器　看门狗定时器　有　有　有　有　运算放大器　１２位ＡＤＣ　１２位ＤＡＣ　３个　有　有　无　有　无　同步通信　异步通信　ＴｉｍｅＡ　＿２个ＳＰＩ／１个Ｉ。Ｃ　２个ＳＰＩ　２个ＵＡＲＴ模式　７个捕获／比较器　１６０段　２个ＵＡＲＴ模式　３个捕获／比较器　１６Ｏ段　由表１可知，ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列单片机不仅保留了　ＭＳＰ４３０Ｆ４４Ｘ系列所有的片内外围模块，而且进一步补充　了ＭＳＰ４３０Ｆ４４ｘ系列所没有的模块。同时，其软件语言　具有兼容性，这就意味着基于ＭＳＰ４３０Ｆ４４Ｘ系列单片机　３个捕获／比较器　３个捕获／比较器　Ｔｉｍｅ　Ｂ　ＬＣＤ驱动　基本定时器　电压监测器　端口　ＤＭＡ　有　有　Ｐ１～Ｐ１０　有　有　有　Ｐ１～Ｐ６　无　的应用系统所采用的方法、使用的语言和选用的模块完全　可以在ＭＳＰ４３ＯＦＧ４６１Ｘ系列单片机上得以实现，从而也　ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｎｒ．ｃｎ（投稿专用）　Ｍｉｃｒ０ｃ０ｎｒｒ０ｌｋｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　４　３　维普资讯 http://www.cqvip.com 新器件新技术　一　ｊ｜　＿｜０４．１．２　日历模式与中断　此模式下，用户可以通过ＢＣＤ或十六进制格式读／写　秒、分、时、天、月、年寄存器中的值。从计数模式转为日历　模式，必须清除各寄存器中值。　实时时钟模块使用两位来提供中断控制：基本定时　器１中断标志位ＢＴＩＦＧ和实时时钟中断使能位ＲＴＣＩＥ。　当ＲＴＣＩＥ一０时，基本定时器１控制中断的产生；当ＲＴ—　ＣＩＥ一１时，实时时钟控制中断的产生。　实时时钟模块共有２２个寄存器。其中，一个８位寄　存器主要设置模式选择、时钟源选择、定时／计数功能的开　分别为通用运算放大器模式、统一增益放大器模式、比较　放大器模式、同相／反相可编程增益放大器模式、差分放大　器摸式。其中，在同相／反相可编程增益放大器模式下，此　模块提供的增益为４－０．３４、４－１、±３、±４．３４、±７、±１５　等，用户可以选择不同的增益来满足特殊的需求。３个　ＯＡ可单独使用，也可通过组合的方式构成比较复杂的放　大器模型。　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６１Ｘ系列新增的ＯＡ模块可应用于各种　测量装置、数据采集系统及音频射频等领域。此外，该系　列其他新增的片内模块（如ＤＭＡ控制器、ＤＡＣ１２转换　器）在某些应用领域内也具有一定的实用性。　启与停止等。具体应用时，用户可参阅ＴＩ公司的相关数　据手册。该模块可用于实时时钟／日历的测量仪器，以及　为各种微处理器提供精确的时钟／日历。　４．２运算放大器（ＯＡ）模块　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６ｌｘ系列有３个相互、结构相同的运　算放大器（ＯＡ０、ＯＡ１、ＯＡ２），每个ＯＡ均可配置成同相放　大器、反相放大器或差分放大器。　ＯＡ模块具有以下特点：单电源、低电流；轨一轨输出；　可选的轨一轨输入；软件可选配置；６种可选放大器模式。　通常，ＯＡ模块与ＡＤＣ模块相互配合而使用。在实　图２　ＯＡ０简化结构　结　语　ＭＳＰ４３０ＦＧ４６ｌｘ系列作为ＴＩ公司最新推出的一款　际应用中，ＯＡ可将输入的微弱电流或电压模拟量信号进　行一定比例的放大；然后输出到ＡＤＣ转换器外部的各采　微处理器，其在功耗、性能和功能集成度方面都具有一定　的优势；特别是该系列新增Ｉ　Ｃ总线硬件的功能，在与Ｉ　Ｃ　总线接口器件通信时，无需用软件模拟Ｉ　Ｃ总线协议，方　便用户编程。因此，它更加适用于通信、单相／多相复费率　样通道，实现数据信号由放大一采集一转换的功能。图２　为ＯＡ模块（以ＯＡ０为例）的简化结构，完整的ＯＡ结构　框图可见参考文献［３］。ＯＡ的输入／输出信号的选择是　可配置的。“＋”和“一”端的输入信号来源是相互的，　两端的信号可以是外部信号或内部ＤＡＣ输出的信号。而　ＯＡ的输出信号可以输出至３个部分：　①ＡＤＣ１２的Ａ１２（ＯＡＯ）、Ａ１３（ＯＡ１）、Ａ１４（ＯＡ２）；　②ＡＤＣ１２的Ａ１（ＯＡＯ）、Ａ３（ＯＡ１）、Ａ５（ＯＡ２）；　电度表、液晶显示仪器等领域。腿　参考文献　［１］沈建华，等．ＭＳＰ４３０系列１６位超低功耗单片机原理与应用　－ｌＭ］．北京：清华大学出版社，２００４．　［２］ＴＩ．ＭＳＰ４３０ｘＧ４６ｉｘ　Ｍｉｘｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，２００７．　③内部Ｒ一梯形。　［３］ＴＩ．ＭＳＰ４３０ｘ４４ｘ　Ｆａｍｉｌｙ　Ｕｓｅｒ’Ｓ　Ｇｕｉｄｅ，Ｓｌａｕ０５６，２００６．　１具体输入／输出信号的选择可通过软件写入寄存器值　的方式来实现。　瞿趣京　臻釜硪竞囊　鬣耍砖莞蠢颤　计算机挺撼凝皋　璃雄黄整虢　主要磺梵　颧　电蠹蠢辕．＆臭舔　髓誊　｜｜　ｊ　教　ｔ　薯§｜ｌ警　鬟　每个ＯＡ共有２个８位寄存器，提供６种放大器模式，　ｉ警≮　｜．鼍　《￡瞧藕溉凝ｉ　Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ推出集成ＳＰＩ接口的非易失性数字电位蛰　Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．（美国微芯科技公司）宣布推出ＭＣＰ４１４１／２、ＭＣＰ４２４１／２、ＭＣＰ４１６１／２及ＭＣＰ４２６１／２　（ＭＣＰ４１ＸＸ／４２ＸＸ）非易失性数字电位器。全新７位及８位器件集成了串行外设接口（ＳＰＩ），适用于一４Ｏ℃～１２５℃的＿Ｔ－业温度范　围。此外，新器件还备有多种符合＿Ｔ－业标准的封装，包括深受欢迎的３×３　ｍｍ　ＤＦＮ封装。　与机械式电位器相比，ＭＣＰ４１ｘｘ／４２ｘｘ器件的不同之处在于它可通过ＳＰＩ接口实现数字控制，有助于提高系统的精度、灵活　性及生产能力，并降低制造成本。器件内的非易失性存储器还可使器件在掉电期间保留原有设置，而且其静态耗电量很低，最高仅　有５　Ａ，可有效延长电池寿命。　４４《平Ｉ；机　嵌入　彖碗应国》—固圜ｌ田＿盈咖　ａｄｖ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｎｒ．ｃｎ（广告专用）