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FRAM版MSP430 MCU为超低功耗应用再添杀手锏

2014-07-10 Franklin Zhao, EDNChina 阅读:
为了满足可穿戴、工业、医疗等产品对低功耗的需求,德州仪器推出了FRAM版本MSP430 MCU产品。不管是在待机工作、正常工作还是不同的温度下,MSP430 FRAM MCU都具有超低功耗的特性。
工程师在设计产品尤其是可穿戴和手持产品时,会花很多时间去考虑在实现更多功能的同时使功耗能够降低,在调试上也会花费很多时间在调低功耗上。同时,嵌入式软件正变得日益复杂,因而增加了产品的内存需求、功耗预算以及产品上市时间。另外,在平台上,厂商倾向于以一个可扩展的产品系列应对多个产品的开发,以便在项目中重复利用硬件与软件投入。 为了满足可穿戴、工业、医疗等产品对低功耗的需求,德州仪器(TI)在MSP430 MCU家族中推出了最新的FRAM系列产品:MSP430FR59x/69x。德州仪器半导体事业部嵌入式产品业务拓展经理吴健鸿介绍说,TI是市场上唯一一家具有FRAM MCU的公司。FRAM的好处是不管是在待机工作、正常工作还是不同的温度下都具有超低功耗的特性。另外,MSP430 MCU有着很好的生态系统,很多工程师都了解这种MCU架构,同时,TI也提供了很多工具的配合。

德州仪器半导体事业部嵌入式产品业务拓展经理吴健鸿
德州仪器半导体事业部嵌入式产品业务拓展经理吴健鸿
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MSP430 FRAM MCU的ULP(超低功耗)架构采用嵌入式FRAM的创新型超低泄漏技术提供了超低系统功耗,其有效功率为100μA/MHz,精准RTC待机功耗为450nA。同时,在-40℃至85℃温度范围内,MSP430 MCU都有出色的功率特性(一般,MCU说低功耗往往是指在常温工作的情况下,高温或低温时会有很大改变),适用于工业应用。 在调试上,以往设计人员是将软件下载到硬件上,用表去测量产品功耗,然而不同的时间运行不同的指令以及不同的情景下功耗都不相同。德州仪器EnergyTrace++技术提供了实时分析每个外设功耗的调试系统,能够在开发工具上显示代码运行时的功耗。开发人员可根据功率曲线轻松地就代码执行做出明智的抉择,并优化外设的使用。 吴健鸿表示:“客户希望在超低功耗产品设计上做到更加简单、性能又好。嵌入式FRAM不仅可以充当闪存来用,也可以充当SRAM来用,嵌入式FRAM通过提供灵活的代码和数据存储、快速写入及无限的读写次数简化了软件架构。FRAM不需要预擦除,而且是唯一能够以8Mbps速度进行写操作的非易失性嵌入式存储器,从而使其具备了快速和简单易用的特点。”

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第1页:FRAM MCU灵活的代码和数据存储、快速写入及无限读写次数简化软件架构

第2页:FRAM MCU写速度快、功耗低,较Flash MCU更适合低功耗设计

第3页:EnergyTrace++工具模拟完整的器件运行和功率曲线AXhednc


《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 {pagination} TI MSP430系列目前有1000多个型号可选,现可提供32至128KB FRAM的超低功耗MCU:34个MSP430FR59x MCU可选;MSP430FR69x MCU目前提供样片(48个型号),将于2014年第三季度供货。 目前比较热的可穿戴式产品可以采用FRAM MCU进行设计,同时,FRAM MCU也适合设计传感器、智能计量、能量收集、数据采集等工业、医疗类应用。 在工厂和楼宇自动化中会用到很多的传感器,比如流量、温度监控,或是烟感、光感、开关灯、阀门开关等。又比如,智能家居中会用到很多的安防类传感器(防盗报警等),若要采用光伏等而非电池供电,就可以用FRAM MCU设计,满足产品所需的寿命要求。另外,MSP430在可穿戴式产品中的一个应用案例是智能手表。世界杯用来计算时间和看进球数的一款智能手表就是采用一款较老型号的低功耗MSP430设计的。而智能手表中会增加体温、心跳监测等更多的功能,更低功耗的新的MSP430 FRAM MCU则可以满足这些需求。 FRAM MCU与Flash MCU相比,FRAM MCU写数据的速度比Flash MCU快250倍,而FRAM MCU的功耗比Flash MCU低100倍。因此,FRAM MCU非常适合于设计可穿戴产品。 一个应用场景,很多的智能手机都带有NFC功能,FRAM MCU设计的卡片可以通过NFC天线向手机取电,向其传输数据,而无需安装电源。 根据不同应用需求,很多工程师通常在做低功耗设计时,需要将集成开发环境(IDE)、工具和MCU整合起来设计产品。这样在调试时就存在昂贵、工具不兼容、难以使用、单向数据流、不能直接观察MCU的运行等问题。因此,TI多年来都会针对用户体验,为工程师设计更好的工具使用。

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《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 {pagination} 针对低功耗设计,TI提供了Code Composer Studio或IAR集成开发环境、LaunchPad或MSP-FET工具以及MSP430FR59x/69x MCU产品。EnergyTrace++工具将IDE、工具和器件三者整合起来,能模拟完整的器件运行和功率曲线(包括程序计数器、电源模式和外设状态),能够很容易地用来设计低功耗产品。 FRAM写速度快、功耗低以及非易失特性所带来的实际优势包括以下几个方面:更快的编程时间使单位时间内可生产的产品数量更多,从而意味着能实现更低的制造成本;无线固件升级速度更快、功耗更低;在失去电源是可迅速保存系统和用户数据;无需外部存储体即可实现连续的数据记录;可延长产品的实际使用寿命(擦写次数:FRAM 1025次 vs. Flash 104次);FRAM可替代外置EEPROM,从而缩小系统尺寸、BOM和功耗。 最后,吴健鸿谈到,TI超低功耗MSP430 FRAM拥有宽广的产品系列,包括超过100款器件、16~128KB FRAM、10多种封装类型,以及中值比较器、参考电源、软件可控滤波器等集成模拟功能,适用于工业、通信、智能计量和健康与健身应用。MSP430FR59x具有高达64KB FRAM、12位ADC、256位AES加速器(实现加解密安全),以及40~48引脚;MSP430FR69x则具有高达128KB FRAM、12位ADC、256位AES加速器、扫描接口、集成型LCD控制器(320段),以及40~48引脚。 另外,MSP430 FRAM MCU与MSP430 Flash MCU代码和外设兼容,可以很容易地实现设计迁移。

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