微控制器 (MCU)

MSP430 超低功耗 MCU – 外设

FRAM 技术

铁电随机存取存储器 (FRAM) 是一项集闪存和 SRAM 的最佳特性于一体的存储器技术。FRAM 具有非易失性(如同闪存),但支持快速和低功耗写入,写入寿命可达 10^15 个周期,而且具有无可比拟的灵活性。尽管 FRAM 刚刚应用于微控制器,但它已在工业领域应用了十几年。

特性:

  • 非易失性存储器
  • 写入速度比闪存快 100 倍
  • 写入功耗仅为闪存的 1/250
  • 高写入寿命 - 10^15 写入周期
  • 可抵御电场/磁场和辐射
  • 统一存储器 – 灵活的代码和数据分区

优势:

  • 延长电池寿命
  • 可在电源发生故障时备份数据并缩短重启时间
  • 取代了外部 EEPROM,从而降低系统成本
  • 不存在软错误导致的数据丢失
  • 近乎无限地瞬时刷新安全密钥,确保数据安全

硬件乘法器

MSP 低功耗微控制器产品系列可在特定器件上提供 16 位和 32 位乘法模块。可以在微控制器处于低功耗模式时使用这些外设。与优化的定点和浮点数学库结合使用时,MSP MCU 性能可以得到大幅提升。

特性:

  • 提供 16 位和 32 位
  • 独立于 CPU
  • 支持有符号和无符号乘法和乘法累加

优势:

  • 更快速的数学运算可增强器件功能
  • 低功耗运行可延长电池寿命
  • 灵活的设计可支持多种应用

安全性

MSP 低功耗高级微控制器产品系列可提供嵌入式安全系统,帮助客户防范、检测无意或恶意行为(包括 MCU 逆向工程)并对其作出响应。这些安全微控制器特性包括高级加密标准 (AES) 硬件加速器、IP 封装存储器保护、防篡改、FRAM 优点以及下面列出的其他特性。通过下面的链接了解有关如何保护器件、解决方案和服务的更多信息。

特性 优势 MSP 系列 了解详情
FRAM Fast writes log data quickly, and generate PRNG keys faster for cryptography. Also resistant to glitch-attacks MSP430FR57x/59x/69x Closing the security gap with TI’s MSP430™ FRAM-based microcontrollers
Debug Lockout Prevent unauthorized access to the device through the debug interface. JTAG security fuse or FRAM password All MSP families MSP430™ Programming Via the JTAG Interface User’s Guide
BSL Password Protection Use a BSL password to prohibit every command that potentially allows unauthorized direct or indirect data access All MSP families

MSP430 Programming Via the Bootstrap Loader (BSL) User’s Guide 

Configuring BSL and Security Features on MSP432 Microcontrollers, MSP432P401R Bootstrap Loader (BSL) User’s Guide

Crypto-Bootloader Counter the most important threats to in-field update mechanisms with authentication and encryption of firmware updates MSP430FR59x,MSP430FR69x Crypto-Bootloader – Secure in-field firmware updates for ultra-low-power MCUs
IP Encapsulation Safely segregate your IPs from the rest of the application MSP430FR59x/69x MSP430FRxx User’s Guide (See 7.2.2 IP Encapsulation Segment)
IP Protection Regional security to enable multiple parties with software IP protection needs to be involved in product development MSP432P4x Software IP Protection on MSP432P4xx Microcontrollers
256-bit AES Hardware Accelerator Secure data transfers via the integrated hardware security accelerator while saving power by drastically reducing the cycles required for serial encryption/decryption MSP430F5x/F6x, CC430, MSP430FR59x/69x, MSP432P4x MSP430F5xx/6xx, CC430, and MSP430FRxx User’s Guide (See AES Accelerator Chapter) MSP432P401x Technical Reference Manual (See AES Accelerator Chapter)
True Random Number seed Generate random AES keys, and do so more often with FRAM-based devices MSP430FR59x/69x MSP430FRxx User’s Guide (See 1.14.3.4 Random Number Seed)
Tamper Detection Two pins can be used as an event or tamper detection input of an external switch (mechanical or electronic), with an RTC time stamp MSP430F677x MSP430F5xx/6xx User’s Guide (see 24.3.2 Real-Time Clock Event/Tamper Detection With Time Stamp)

电压监控

电源管理模块 (PMM) 管理与器件电源及其监测相关的所有功能。它的主要功能是:首先为内核逻辑生成一个电源电压,然后为施加到器件的电压 (DVCC) 和为内核生成的电压 (VCORE) 的监测和监控提供数个机制。 

PMM 使用集成低压差电压稳压器 (LDO),通过施加到器件的初级内核电压 (DVCC) 生成次级内核电压 (VCORE)。一般而言,VCORE 为 CPU、存储器(闪存和 RAM)和数字模块供电,而 DVCC 为 I/O 和所有模拟模块(包括振荡器)供电。VCORE 输出是通过专用电压基准维持的。

VCORE 最多可在四个级别进行编程,以便针对为 CPU 选择的速度提供恰好合适的功率。这增强了系统的功效。稳压器的输入或初级侧称为其高侧。输出或次级侧称为其低侧。

特性

  • 宽电源电压 (DVCC) 范围 最多能够在四个可编程级别为器件内核生成电压 (VCORE)
  • 通过电源电压监测器 (SVS) 电源电压监控器 (SVM) 监视具有可编程阈值水平的 DVCC 和 VCORE
  • 欠压复位 (BOR)
  • 可通过软件访问的电源故障指示灯
  • 在发生电源故障期间进行 I/O 保护

优势

  • 简化系统电源定序要求
  • 内置诊断功能为安全理念提供支持
  • 简化安全关键型理念的发展和原理

CapTIvate™ 触控技术

采用 CapTIvate 技术的 MSP430 MCU 是一款抗噪性能极其出众的电容式触摸传感 MCU,拥有全球领先的超低功耗性能,可提供通过 IEC61000-4-6 认证的解决方案,以及具有超高可配置性的电容式按钮、滑块、滚轮和接近传感器组合。

想了解详情、获得开发工具并访问培训与文档?请访问 CapTIvate 触控 MCU 页面,了解详情。 

10 位和 12 位 SAR ADC

ADC10 模块支持快速 10 位模数转换。该模块实现了一个 10 位 SAR 内核,具有采样选择控制、参考信号发生器、窗口比较器和数据传输控制器 (DTC)。利用 DTC,无需 CPU 干预即可转换 ADC10 样本并将其存储在存储器中的任何位置。通过用户软件可以配置该模块来支持各种应用。此 ADC 还具有内置的温度传感器,并支持超过 200ksps 的转换率。

ADC12 模块支持快速 12 位模数转换。该模块应用 12 位 SAR 内核、采样选择控制、参考信号发生器、窗口比较器和数据传输控制器 (DTC)。利用 DTC,无需 CPU 干预即可转换 ADC12 样本并将其存储在存储器中的任何位置。通过用户软件可以配置该模块来支持各种应用。 

此 ADC 还具有内置的温度传感器,并支持超过 200ksps 的转换率。

特性

  • 转换率为 200ksps 的 10 位 & 12 位 ADC、转换率为 1Msps 的 14 位 ADC
  • 自动扫描
  • 单一、序列、单一重复、序列重复
  • 计时器触发
  • 数据传输控制器 (DTC)
  • 启用 DMA
  • 差分输入模式
  • 转换窗口比较器

优势

  • 快速采样/转换带来更高的准确性
  • 超低功耗操作:
    • 在低功耗模式下自主进行数据采样 - 无需使用 CPU!
    • 使用 DTC 和 DMA 将样本传输到存储器中的任意位置 - 这一切都在低功耗模式下进行!

16 位和 24 位 Σ-Δ 转换器

CTSD16 模块最多包含七个独立的 Σ-Δ 模数转换器(称为通道)。这些转换器基于二阶过采样 Σ-Δ 调制器和数字抽取滤波器。抽取滤波器是可选过采样率高达 256 的梳型滤波器。额外的滤波可在软件中完成。SD24 模块最多包含八个独立的 Σ-Δ 模数转换器。这些转换器基于二阶过采样 Σ-Δ 调制器和数字抽取滤波器。抽取滤波器是带有可选的过采样率高达 1024 的梳型过滤器。额外的滤波电路可在软件中完成。

特性

  • 专用 32 位结果寄存器
  • 高达 2 MHz 的调制频率
  • 支持位流输出/输入模式
  • 自动断电模式
  • 可灵活选择时钟分频器
  • 64 和 128 PGA 增益
  • 可选择外部触发器
  • 可触发 ADC10 转换

优势

  • 差分输入 - 有利于交流测量,而且无需电平移位
  • 同步转换 - 电压与电流采样之间不存在固有延迟,因此无需 SW 补偿
  • 内置 PGA - 在使用分流电阻或 Rogowski 线圈的情况下,完整动态范围适用于任何外部增益放大器

12 位数模转换器 (DAC)

DAC12 模块为 12 位电压输出 DAC。DAC12 可在 8 位或者 12 位模式中被配置并可与 DMA 控制器协同使用。当多个 DAC12 模块出现时,可将它们编成一组进行同步更新操作。

特性

  • 12 位单调
  • 8/12 位电压输出
  • 可编程建立时间与功耗
  • 内部/外部基准
  • 二进制或补码
  • 自动校准
  • 组同步负载
  • 启用 DMA

优势

  • 通过配置可实现性能与功耗之间的平衡
  • 在多个模块可用的情况下,允许同步更新操作
  • 在低功耗待机模式下输出波形,从而最大程度地降低电流消耗!

模拟比较器

该比较器模块支持精密斜坡模数转换、电源电压监测和外部模拟信号监控。

该比较器的特性包括:反相和非反相终端输入多路复用器;可通过软件选择、用于比较器输出的 RC 滤波器;向计时器捕获输入提供输出;通过软件控制端口输入缓冲器;中断功能;可选参考电压发生器;比较器和参考信号发生器可断电。

特性

  • 低功耗操作
  • 磁滞发生器 (B)
  • 输入多路复用器
  • 可编程参考发生器
  • 低通滤波器
  • 中断源
  • 计时器 A 捕获
  • 可编程性能/功耗模式可满足高性能要求,或支持超低功耗运行
  • 通过多路复用器短接实现采样保持

优势

  • 超低功耗运行可延长电池寿命
  • 可对外部模拟信号进行监控
  • 支持精密斜坡模数转换

模拟池 (A-POOL)

模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC) 是包含模拟和数字组件的复杂模拟功能,某些类型采用补偿方法和自动置零 (AZ) 机制来消除误差源。现代的转换器提供了自动范围控制以及其他高级功能。A-POOL 完全不具备现成模块拥有的这些复杂功能;相反,它提供了模拟初级功能和面向模拟的数字初级功能,这些功能通过软件加以组合即可用于构建复杂的模拟功能,例如各种类型的 DAC、ADC 和 SVM。

特性

  • 可通过软件配置的外设与以下构件块结合使用即可实现完整的信号链:比较器
  • 8 位初级 DAC
  • 8 位 ADC
  • 电源电压监控器
  • 温度传感器
  • 超低电压 (256mV) 基准

优势

  • 支持灵活的多样化设计
  • 减小电路板尺寸
  • 使用一个外设形成完整的信号链

跨阻放大器 (TIA)

跨阻放大器 (TIA) 是一种提供轨至轨输出的高性能低功耗放大器。它具有可编程功率模式,可满足不同的应用需要。MSP430FR231x MCU 支持用于 TIA 负输入的专用低泄漏焊盘,从而降低系统电流消耗。

特性

  • 电流至电压转换
  • 半轨输入
  • 轨至轨输出
  • 低至 50pA 的低泄漏负输入
  • 多种输入选择
  • 可配置的高功率和低功率模式

优势

  • 缩减了物料清单
  • 减小了系统物理尺寸
  • 直接连接至其他集成外设以提高信号链性能

运算放大器

运算放大器 (OA) 支持模数转换之前的前端模拟信号调节。OA 是可配置的低电流轨至轨运算放大器。它可以配置成反相放大器或同相放大器,也可以与其他 OA 模块组合形成差分放大器。可以对 OA 的输出转换率进行配置,以便在建立时间与功耗之间实现最佳平衡。

特性

  • 单电源、低电流操作
  • 轨至轨输出
  • 可通过软件选择轨至轨输入
  • 可编程的建立时间与功耗
  • 可通过软件选择配置
  • 可通过软件选择用于 PGA 实现方案的反馈梯形电阻
  • 可通过软件单独选择低阻抗接地开关

优势

  • 缩减了物料清单
  • 减小了系统物理尺寸
  • 直接连接至其他集成外设以提高信号链性能

LCD 驱动器

MSP 低功耗微控制器产品系列采用各种具有集成分段式液晶显示器 (LCD) 控制器的器件。这些控制器包含一个已针对低功耗进行优化的成熟内核。结合代码示例和配套资料,这些 MCU 对分段式显示器的新手开发人员以及经验丰富的工程师来说都是理想之选。

特性

  • 高达 320 段
  • 静态高达 8 路多路复用器
  • 单个闪烁段控制
  • 集成型电荷泵和梯形电阻可提供多个电压电平
  • 通过软件进行引脚配置

优势

  • 延长电池寿命并缩减物料清单
  • 在低功耗模式下保持对比度
  • 灵活的硬件布局最大程度地减小了系统尺寸
参数 LCD LCD_A LCD_B LCD_C LCD_E
Number of segments supported 128/4-MUX 160/4-MUX 160/4-MUX 320/8-MUX 448/8-mux
Segment functionality against port pin selection Minimum is group of 16 Selection done in groups of 4 segments Individual selection can be done Individual selection can be done Individual selection can be done
LCD Clock selection ACLK ACLK ACLK, VLO ACLK, VLO ACLK, VLO
LCD Clock divider availability NO 32 to 512 (8 settings with 32 counts apart) 1 to 1024 (192 settings with 111 unique dividers) 1 to 1024 (192 settings with 111 unique dividers) 1 to 1024 (192 settings with 111 unique dividers)
Interrupt capabilities NO NO YES (4 sources) YES (4 sources) YES (4 sources)
Individual segment blinking capabilities with separate memory NO NO YES YES YES
Programmable blinking frequency N/A N/A YES (64 settings) YES (64 settings) YES (64 settings)
Dual memory display NO NO YES YES YES
Damage prevention due to no capacitance during charge pump selection NO CHARGE PUMP NO YES YES YES
Charge pump voltage with external voltage reference NO CHARGE PUMP 3 x Vref Programmable (15 levels) Programmable (15 levels) Programmable (15 levels)
Low-power waveforms mode NO NO NO YES YES
SEG/COM mux COM fixed COM fixed COM fixed COM fixed each LCD pin
LPM3.5 not supported not supported not supported not supported supported

低耗能加速器 (LEA)

MSP430FR5994 MCU 系列采用了 TI 特有的用于信号处理的集成式低耗能加速器 (LEA)。借助该加速器,开发人员能够使用基于矢量的信号处理功能来高效处理数据,例如 FFT、FIR 和矩阵乘法以及其他数学运算,速度比运行 CMSIS DSP 库的 ARM® Cortex®-M0+ MCU 快 40 倍。 

实施 LEA 仅需极少的数字信号处理 (DSP) 专业技能,因为 TI 提供免费的优化 DSP 库,且支持 50 多个数学函数和即插即用设计,使开发人员能够快速打开 MSP430FR5994 LaunchPad™ 开发套件并在 5 分钟内开始处理复杂的数学算法。  与采用 FRAM 的 MSP430FR5994 MCU 系列搭配使用的 LEA 支持各类应用中的信号处理,包括计量、楼宇和工厂自动化设备以及健康与健身设备。

特性

  • 32 位硬件引擎旨在处理基于矢量的信号处理操作,无需 CPU 干预
  • 4kB LEA 模块 RAM
  • 通过 DSP 库支持 50 多个功能
  • DSP GUI 有助于打造高效滤波设计和生成滤波器系数代码

优势

  • 缩短密集信号处理类型数学的运行时执行
  • 可在低功耗模式零 (LPM0) 下操作
  • 通过改善执行时间,应用程序可以:
    • 在低功率模式下使用更多时间来降低系统总体功耗
    • 在分配的相同时间内计算更为复杂的信号处理算法
    • 具有更多应用时间来执行其他操作,例如无线通信

入门

文档

培训

<Horizontal Rule - not authored>

输入/输出

集成通用 I/O 引脚旨在满足依赖于特定应用或引脚配置设置的各种需求。

可通过多个外设对 I/O 引脚进行多路复用,从而为系统设计人员提供布局和外设灵活性。这些特性可能包含串行端口、模拟输入通道或触摸敏感型引脚振荡功能。

尽管这些微控制器通常根据器件在 1.8-3.6V 核心电压下运行,但某些 MCU 具有支持独立 DVIO 电压电源的特殊功能,从而支持直接连接至真正的 1.8V (+/-10%) 或 5V 系统。此外,专用 I/O 引脚还支持高达 20mA 的可编程驱动强度。

特性

  • 可用于 I/O 控制的多种电压选项
  • 1.8V I/O:直接连接至相同电压 I/O 逻辑和传感器
  • 5V I/O:驱动强度高达 20mA 的容差推挽 I/O,用于连接至相同电压 IC、驱动逻辑电平 MOSFET 或白色 LED
  • 电容式触控 I/O:每个支持触控感应的 I/O 都具有一个可单独编程的引脚振荡器使能位,用于支持低成本触控应用
  • 用于所选引脚的可编程干扰滤波器能够提高可中断引脚的 ESD 抗扰度

优势

  • 无需电平转换电路,降低了 BOM 成本
  • 降低总体系统功耗(例如在传感器中枢应用中)

USB

MSP 低功耗 + 高性能 MCU 产品系列可提供各种包含集成通用串行总线 (USB) 和高达 512KB 闪存的器件。借助 USB 开发套件MSP430F5529 LaunchPad 等工具,可以轻松进行开发。TI 还提供了 USB 供应商 ID 共享计划来帮助推动开发进程。

特性

  • 全速 (12Mbps)
  • 支持除等时多端点(8 路输入和 8 路输出)以外的所有传输类型
  • 完全集成 USB PHY(收发器)
  • 由 5V VBUS 通过集成 LDO 供电
  • 在 USB 认证的过程中,所有 MSP430 都通过了全部电气测试。
  • 请参阅此应用报告,了解所有 MSP430 USB 测试 ID 的认证证书的完整列表,或联系 USB-IF
  • 此应用报告包含一个完整的硬件参考设计

优势

  • 降低了 BOM 数量且支持更长的电池寿命
  • 在复合 USB 设备中支持更多 USB 接口
  • 对于没有经验和经验丰富的 USB 开发人员都是完美的选择

USB 开发套件:

  • 代码堆栈 - 包含入门所需的所有必要 API 和示例,采用 CDC(通信设备类)、HID(人机交互设备)和 MSC(海量存储类)
  • USB 描述符工具 - 一种代码生成工具,针对任何 USB 接口(单个接口或复合接口)组合来快速配置 USB API 堆栈,包括描述符生成
  • USB Field Firmware Updater - 一种 Windows Visual Studio 项目,用于构建现场升级 MSP430 固件的应用程序,采用 MSP430 的芯片上 USB 引导加载程序 (BSL)

无线连接和嵌入式射频

借助 MSP 广泛的微控制器产品系列,我们的客户可以在各种物联网 (IoT) 应用中革新和创建从高性能至超低功耗的各种设计。这些微控制器包含片上系统解决方案和软件,用于轻松与外部射频 (RF) 收发器进行配对。借助软件和 TI Designs,可以在完整的系统解决方案中组合 MSP MCU 和射频。此外,还提供了 LaunchPad 和 BoosterPack 硬件模块、开发环境和白皮书,以帮助您顺利进行物联网设计!

集成射频: CC430 和 RF430 微控制器提供业界超低功耗单芯片射频产品组合。这些器件系列结合了低功耗特点与 MCU 内核、外设和射频接口之间的紧密集成特点。

外部射频:TI 提供包括低于 1GHz、6LoWPAN、Bluetooth® 智能、Wi-Fi®、NFC™ 在内可与 TI 低功耗 MCU 配对的无线电技术。

  • 超低功耗 MSP MCU,通过集成电源管理系统与中断处理及用于实时数据采集的 FRAM/SRAM,使得这些器件在物联网应用中极其高效。
  • 低功耗 + 高性能 MSP MCU 组合了 25MHz 16 位 CPU 或 48MHz 32 位 ARM® Cortex®-M4 CPU 与高性能模拟和低功耗 MSP DNA,可支持具有高端计算要求的消费类、工业和 HealthTech 物联网应用。

了解 TI 广泛的云合作伙伴网络以及他们是如何使用 TI 解决方案的。

TI 的超低功耗 MSP430 MCU 旨在用于具有各种系统架构且支持无线的应用

MCU + 射频 TI 参考设计

无线协议 TI 参考设计名称 TI 参考设计编号
Bluetooth® Smart Wireless Motor Monitor Reference Design TIDM-WLMOTORMONITOR
Optical Heart Rate Monitor Reference Design with BLE Connectivity TIDA-00011
Body Weight Scale Reference Design with Body Composition capability and BLE Connectivity TIDA-00009
Pulse Oximeter via Finger Clip Reference Design with BLE Connectivity TIDA-00010
Bluetooth® Bluetooth and MSP430 Audio Sink Reference Design BT- MSPAUDSINK
IO-LINK Turnkey IO-Link Sensor Transmitter TIDA-00188
NFC NFC EZ430 Reader Module Reference Design TIDM-NFC- EZ430-MODULE
Dynamic Field-Powered NFC for Data Logging Access Control & Security Applications Reference Design TIDA-00217
PurePath™ Wireless 2.4 GHz Wireless Subwoofer Amplifier Reference Design TIDA-00232

视频