MSP430FR687x(1) 混合信號微控制器：低功耗與高性能的完美結(jié)合

在電子工程師的設(shè)計(jì)世界里，尋找一款既具備低功耗特性，又能提供高性能的微控制器是一項(xiàng)重要任務(wù)。MSP430FR687x(1) 混合信號微控制器就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，今天我們就來詳細(xì)了解一下它。

文件下載：MSP430FR6887IPZR.pdf

一、設(shè)備概述

1.1 特性亮點(diǎn)

• 嵌入式微控制器：采用 16 位 RISC 架構(gòu)，最高時(shí)鐘頻率可達(dá) 16 MHz，工作電壓范圍寬，從 3.6 V 到 1.8 V，不過最小供電電壓受 SVS 電平限制。這種架構(gòu)和電壓范圍的設(shè)計(jì)，使得它在不同的應(yīng)用場景中都能穩(wěn)定工作。
• 優(yōu)化的超低功耗模式：不同模式下的功耗表現(xiàn)十分出色。
  • 活動(dòng)模式下，大約為 100 μA/MHz。
  • 待機(jī)（LPM3 搭配 VLO）模式典型值為 0.4 μA。
  • 實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）在 LPM3.5 模式下典型值為 0.35 μA。
  • 關(guān)機(jī)（LPM4.5）模式典型值僅 0.02 μA。如此低的功耗，對于那些對電池續(xù)航要求高的應(yīng)用來說，無疑是一個(gè)絕佳的選擇。
• 超低功耗鐵電隨機(jī)存取存儲器（FRAM）：
  • 擁有高達(dá) 128KB 的非易失性存儲器，且寫入功耗超低。
  • 寫入速度快，每字 125 ns，寫入 64KB 僅需 4 ms。
  • 統(tǒng)一的內(nèi)存空間，集程序、數(shù)據(jù)和存儲于一體，并且具有 (10^{15}) 次寫入循環(huán)耐久性，還具備抗輻射和非磁性的特性。
• 智能數(shù)字外設(shè)：配備 32 位硬件乘法器（MPY）、三通道內(nèi)部直接內(nèi)存訪問（DMA）、帶日歷和鬧鐘功能的 RTC、五個(gè) 16 位定時(shí)器（每個(gè)最多有 7 個(gè)捕獲/比較寄存器）以及 16 位和 32 位循環(huán)冗余校驗(yàn)器（CRC16、CRC32），這些外設(shè)為各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的支持。
• 高性能模擬：
  • 16 通道模擬比較器。
  • 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），帶有內(nèi)部參考和采樣保持功能，最多可連接 16 個(gè)外部輸入通道。
  • 集成 LCD 驅(qū)動(dòng)器，可控制多達(dá) 320 個(gè)段，并具備對比度控制功能。
• 多功能輸入/輸出端口：
  • P1 到 P10 和 PJ 引腳無需外部組件即可支持電容式觸摸功能。
  • 支持按位、字節(jié)和字（成對）訪問。
  • P1、P2、P3 和 P4 端口可選擇邊沿喚醒低功耗模式。
  • 所有端口都可編程上拉和下拉。
• 代碼安全：提供真正的隨機(jī)數(shù)種子，用于隨機(jī)數(shù)生成算法，保障代碼的安全性。
• 增強(qiáng)的串行通信：
  • eUSCI_A0 和 eUSCI_A1 支持 UART（帶自動(dòng)波特率檢測）、IrDA 編碼和解碼以及 SPI。
  • eUSCI_B0 和 eUSCI_B1 支持 I2C（多從機(jī)尋址）和 SPI，還具備硬件 UART 和 I2C 引導(dǎo)加載器（BSL）。
• 靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：
  • 固定頻率 DCO 有 10 種可選的工廠校準(zhǔn)頻率。
  • 低功耗低頻內(nèi)部時(shí)鐘源（VLO）。
  • 32 - kHz 晶體（LFXT）和高頻晶體（HFXT）。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

MSP430FR687x(1) 適用于多種應(yīng)用場景，如水表、熱量表、熱成本分配器、便攜式醫(yī)療儀表以及數(shù)據(jù)記錄等。這些應(yīng)用通常對功耗和性能都有較高的要求，而該微控制器正好能夠滿足這些需求。

1.3 產(chǎn)品描述

MSP430? 超低功耗（ULP）FRAM 平臺將獨(dú)特的嵌入式 FRAM 和整體超低功耗系統(tǒng)架構(gòu)相結(jié)合，讓創(chuàng)新者能夠在降低能源預(yù)算的同時(shí)提高性能。FRAM 技術(shù)融合了 SRAM 的速度、靈活性和耐久性，以及閃存的穩(wěn)定性和可靠性，并且功耗更低。該系列產(chǎn)品包含多種設(shè)備，具備 FRAM、ULP 16 位 MSP430 CPU 和智能外設(shè)，適用于各種應(yīng)用。其 ULP 架構(gòu)擁有七種低功耗模式，可在能源受限的應(yīng)用中延長電池壽命。

1.4 功能框圖

文檔中給出了 MSP430FR687x 和 MSP430FR687x1 的功能框圖，通過該圖可以直觀地了解微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊之間的連接關(guān)系，這對于工程師進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試非常有幫助。

二、修訂歷史

文檔記錄了從 2017 年 3 月 10 日到 2018 年 8 月 29 日的修訂內(nèi)容，包括更新相關(guān)產(chǎn)品信息、修改 SVS 表格注釋、調(diào)整 ADC12_B 接地和噪聲考慮圖中的電容值以及更新設(shè)備命名部分的文本和圖形等。這些修訂反映了產(chǎn)品的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，工程師在使用該產(chǎn)品時(shí)需要關(guān)注這些變化，以確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

三、設(shè)備比較

3.1 家族成員對比

文檔通過表格對比了不同型號的家族成員，包括 MSP430FR6879、MSP430FR6877 和 MSP430FR68791，涉及 FRAM 容量、SRAM 容量、時(shí)鐘系統(tǒng)、定時(shí)器、eUSCI、AES、ADC12_B、LCD_C、I/O 以及封裝類型等方面。工程師可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，選擇最合適的型號。

3.2 相關(guān)產(chǎn)品

提供了關(guān)于該系列其他產(chǎn)品或相關(guān)產(chǎn)品的信息鏈接，包括 TI 16 位和 32 位微控制器、MSP430 超低功耗傳感和測量微控制器產(chǎn)品、MSP430 超聲波和性能傳感微控制器產(chǎn)品等。同時(shí)，還介紹了與 MSP430FR6879 配套的產(chǎn)品以及參考設(shè)計(jì)，這些資源可以幫助工程師拓展設(shè)計(jì)思路，加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程。

四、終端配置和功能

4.1 引腳圖

給出了 100 引腳 PZ 封裝和 80 引腳 PN 封裝的 MSP430FR687x 和 MSP430FR687x1 的引腳圖，并標(biāo)注了不同模式下的特殊引腳功能，如 UART BSL 和 I2C BSL 模式下的引腳定義。這對于硬件工程師進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)至關(guān)重要，能夠確保引腳的正確連接。

4.2 信號描述

詳細(xì)描述了每個(gè)引腳的功能，包括通用數(shù)字 I/O、各種通信接口（如 SPI、UART、I2C）的信號、定時(shí)器的輸入輸出信號、LCD 相關(guān)信號以及模擬輸入輸出信號等。工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和編程時(shí)，需要根據(jù)這些信號描述來正確配置和使用各個(gè)引腳。

總結(jié)

MSP430FR687x(1) 混合信號微控制器憑借其豐富的特性、低功耗的優(yōu)勢以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的設(shè)計(jì)平臺。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求，充分利用其各種功能，設(shè)計(jì)出高性能、低功耗的電子產(chǎn)品。你在使用類似微控制器時(shí)，有沒有遇到過一些特殊的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。