MSP430FR604x、MSP430FR504x 16MHz MCU 高达 64KB FRAM，12 位高速 8-MSPS Σ-Δ ADC 和集成传感器 AFE
- ZHCSJA6B January 2019 – December 2021 MSP430FR5041 , MSP430FR5043 , MSP430FR50431 , MSP430FR6041 , MSP430FR6043 , MSP430FR60431
  
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MSP430FR604x、MSP430FR504x 16MHz MCU 高达 64KB FRAM，12 位高速 8-MSPS Σ-Δ ADC 和集成传感器 AFE

本资源的原文使用英文撰写。为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

1 特性

功耗超低的一流超声波水流和气流测量
- 水
  - 在低流速到高流速的情况下以及工作温度范围内的差分飞行时间 (dToF) 精度为 ±12.5ps
  - 可在 500:1 的宽动态范围内实现 ±1% 精度
  - 在直径为 25mm 的管道上，能够测量的最大流速为 8800 升/小时（40 加仑/分钟）
  - 能够检测的最小流速小于 1 升/小时（0.005 加仑/分钟）
  - 高精度时间测量分辨率小于 5ps
  - 在每秒获取一组结果的条件下总体电流消耗大约为 3µA
  - 能够支持直径为 15mm 至 1000mm 的宽管道尺寸
- 气体
  - 在低流速到高流速的情况下以及工作温度范围内的差分飞行时间 (dToF) 精度为 ±250ps
  - 可在流速高达 12000 升/小时的条件下实现 ±1% 的精度，具有 200:1 的宽动态范围
  - 能够测量的流速大于 25000 升/小时
  - 能够检测的最小流速小于 3 升/小时
  - 高精度时间测量分辨率小于 100ps
  - 在每秒获取一组结果的条件下总体电流消耗大约为 20µA
符合并超出 ISO4064、OIML R49、EN 14236 和 EN 1434 精度标准
能够直接与标准超声波传感器（高达 2.5MHz）连接
集成模拟前端 – 超声波传感解决方案 (USS_A)，包括
- 用于在各种频率下生成多音调脉冲的可编程脉冲发生器 (PPG)
- 用于控制输入和输出通道且具有低阻抗输出驱动器 (4Ω) 的集成 PHY
- 具有高达 8Msps 输出数据速率的高性能高速 12 位模数转换器 (SDHS)
- 具有 –6.5dB 至 30.8dB 增益的可编程增益放大器 (PGA)
- 输出范围为 68MHz 至 80MHz 的高性能 PLL
计量测试接口 (MTIF)
- 脉冲发生器和脉冲计数器
- 脉冲率高达 1024 次脉冲/秒 (p/s)
- 计数容量高达 65535（16 位）
- 在 LPM3.5 下以 200nA（典型值）运行
低功耗加速器 (LEA)
- 独立于 CPU 运行
- 与 CPU 共享 8KB RAM
- 高效的 256 点复数 FFT：比 Arm®Cortex®-M0+ 内核最多快 40 倍
嵌入式微控制器
- 时钟频率高达 16MHz 的 16 位精简指令集计算机 (RISC) 架构
- 宽电源电压范围：1.8V 至 3.6V ⁽¹⁾
优化的超低功耗模式
- 激活模式：大约 120 µA/MHz
- 具有实时时钟 (RTC) 的待机模式 (LPM3.5)：450nA ⁽²⁾
- 关断 (LPM4.5)：30nA
铁电随机存取存储器 (FRAM)
- 容量高达 64KB 的非易失性存储器
- 超低功耗写入
- 以 125ns/字（4ms 内写入 64KB）的速度快速写入
- 统一的存储器 = 程序 + 数据 + 存储都处于同一存储空间
- 耐写次数达 10¹⁵ 次
- 抗辐射和非磁性
智能数字外设
- 32 位硬件乘法器 (MPY)
- 6 通道内部 DMA
- 带有日历和报警功能的 RTC
- 6 个 16 位计时器，每个计时器具有多达 7 个捕捉/比较寄存器
- 32 位和 16 位循环冗余校验 (CRC)
高性能模拟
- 12 通道模拟比较器
- 12 位 ADC，具有窗口比较器、内部基准和采样保持功能以及多达 8 条外部输入通道
- 具有高达 248 段对比度控制的集成 LCD 驱动器
多功能输入/输出端口
- 所有引脚均支持电容式触控功能，无需外部组件
- 可按位、字节和字进行访问（成对访问）
- 所有端口均可从 LPM 进行边沿可选唤醒
- 所有端口均具有可设定的上拉电阻或下拉电阻
代码安全性和加密
- 128 位或 256 位 AES 安全加密和解密协处理器
- 用于随机数生成算法的随机数种子
- IP 封装可保护存储器免遭外部访问
- FRAM 可提供固有安全性优势
增强型串行通信
- 多达 4 个 eUSCI_A 串行通信端口
  - 支持自动波特率检测的 UART
  - IrDA 编码和解码
- 多达 2 个 eUSCI_B 串行通信端口
  - 支持多从器件寻址的 I²C
- 硬件 UART 或 I²C 引导加载程序 (BSL)
灵活的时钟系统
- 具有 10 个可选厂家调整频率的固定频率数控振荡器 (DCO)
- 低功耗低频内部时钟源 (VLO)
- 32kHz 晶振 (LFXT)
- 高频晶振 (HFXT)
开发工具和软件
器件比较汇总了可用的器件型号和封装选项

1. 最低电源电压受限于 SVS 电平（请参阅 SVS 规格）

2. RTC 由 3.7pF 晶振计时。

2 应用

3 说明

德州仪器 (TI) MSP430FR604x 和 MSP430FR504x SoC 属于 MSP430 超声波传感微控制器 (MCU) 系列，且功能强大、集成度高，专为各种工业应用而设计：

这些 MCU 提供集成的超声波传感解决方案 (USS_A) 模块，该模块可针对多种流速提供高精度测量。USS 模块高度集成，需要的外部组件极少，因而有助于实现超低功耗计量并降低系统成本。

MSP430FR604x 和 MSP430FR504x 器件采用低功耗加速器 (LEA)，可实现基于 ADC 的高速信号采集以及后续优化数字信号处理，为电池供电型计量应用提供了一款理想的超低功耗、高精度计量解决方案。

USS_A 模块包括可编程脉冲发生器 (PPG) 和具有低阻抗输出驱动器的物理接口 (PHY)，以实现最佳传感器激励和准确的阻抗匹配，从而在零流量漂移 (ZFD) 方面达到最佳效果。USS_A 模块还包含可编程增益放大器 (PGA) 和高速 12 位 8Msps Σ-Δ ADC (SDHS)，便于通过行业标准超声波传感器实现精确的信号采集。

此外，MSP430FR604x 和 MSP430FR504x 还集成了其他外设，可提高系统在计量方面的集成度。它具有计量测试接口 (MTIF) 模块，能够通过脉冲生成来指示仪表测量的流量。它还具有片上 8 通道多路复用器 LCD 驱动器（仅限 MSP430FR604x）、实时时钟 (RTC)、12 位 SAR ADC、模拟比较器、高级加密 (AES256) 模块和循环冗余校验 (CRC) 模块。

MSP430FR604x 和 MSP430FR504x MCU 由广泛的硬件和软件生态系统提供支持，随附参考设计和代码示例，便于您快速开始设计。开发套件包括 MSP-TS430PN80C 80 引脚目标开发板和 EVM430-FR6043 超声波气流计 EVM。TI 还提供免费软件，包括超声波感应设计中心、超声波感应软件库和 MSP430Ware™ 软件。

MSP430FR604x 和 MSP430FR504x MCU 系列集成了 TI 的 FRAM（铁电 RAM）和功耗整体超低 MSP 系统架构，从而使系统设计人员能够在降低能耗的同时提升性能。FRAM 技术兼有 RAM 的低功耗快速写入、灵活性、耐用性和闪存非易失性等特性。

有关完整的模块说明，请参阅《MSP430FR58xx、MSP430FR59xx 和 MSP430FR6xx 系列用户指南》。

器件信息

器件型号⁽¹⁾	封装⁽²⁾	封装尺寸⁽³⁾
MSP430FR6043IPN	LQFP (80)	12mm x 12mm
MSP430FR60431IPN	LQFP (80)	12mm x 12mm
MSP430FR6041IPN	LQFP (80)	12mm x 12mm
MSP430FR5043IPM	LQFP (64)	10mm x 10mm
MSP430FR50431IPM	LQFP (64)	10mm x 10mm
MSP430FR5041IPM	LQFP (64)	10mm x 10mm
MSP430FR5043IRGC	VQFN (64)	9mm x 9mm
MSP430FR50431IRGC	VQFN (64)	9mm x 9mm
MSP430FR5041IRGC	VQFN (64)	9mm x 9mm

(1) 如需获得所有可用器件的最新部件、封装和订购信息，请参阅封装选项附录（Section 12）或浏览 TI 网站 www.ti.com.cn。

(2) 有关提供的所有器件变型的对比，请参见Section 6。

(3) 这里显示的尺寸为近似值。要获得包含误差值的封装尺寸，请参阅机械数据（Section 12中）。

4 功能方框图

图 4-1 给出了功能方框图。

注意：该器件具备 12KB RAM，其中 8KB RAM 与 LEA 子系统共享。

图 4-1 功能方框图

5 Revision History

Changed from revision A to revision B

Changes from December 2, 2020 to December 1, 2021

更改了文档标题Go
在说明中添加了指向应用资源的链接Go
Updated Section 11.5, Support Resources Go

Changed from initial release to revision A

Changes from January 19, 2019 to December 1, 2020

更新了整个文档中的表格、图和交叉参考的编号格式。Go
Added notes to Section 8.12, Thermal Resistance Characteristics Go
Added the note that begins "XT1CLK and VLOCLK can be active during LPM4..." in Section 9.5, Operating Modes Go
Added the INTERRUPT VECTOR REGISTER column, moved register names from the INTERRUPT FLAG column, and corrected interrupt flag names as necessary in Table 9-4, Interrupt Sources, Flags, Vectors, and Signatures Go
Corrected the interrupt flag bit numbers for ports P4 to P7 (changed PxIFG.2 to PxIFG.7) in Table 9-4, Interrupt Sources, Flags, and Vectors Go
Corrected a typo in the PySEL0.x column header in Table 9-24, I/O Function Selection Go
Corrected the address range for "Main: interrupt vectors" in Table 9-52, Memory Organization Go

6 Device Comparison

Table 6-1 summarizes the available family members.

Table 6-1 Device Comparison

DEVICE⁽¹⁾	FRAM (KB)⁽²⁾	SRAM (KB)	CLOCK SYSTEM	LEA	LCD	MTIF	ADC12_B (Channels)	Comp_E (Channels)	Timer_A⁽³⁾	Timer_B⁽⁴⁾	eUSCI_A⁽⁵⁾	eUSCI_B⁽⁶⁾	AES	BSL	I/O	PACKAGE
MSP430FR6043	64	12	DCO HFXT LFXT	Yes	Yes	Yes	8 external, 2 internal	12	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	UART	57	80 PN (LQFP)
MSP430FR60431	64	12	DCO HFXT LFXT	Yes	Yes	Yes	8 external, 2 internal	12	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	I2C	57	80 PN (LQFP)
MSP430FR6041	32	12	DCO HFXT LFXT	Yes	Yes	Yes	8 external, 2 internal	12	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	UART	57	80 PN (LQFP)
MSP430FR5043	64	12	DCO HFXT LFXT	Yes	No	Yes	7 external, 2 internal	11	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	UART	44	64 PM (LQFP) 64 RGC (VQFN)
MSP430FR50431	64	12	DCO HFXT LFXT	Yes	No	Yes	7 external, 2 internal	11	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	I2C	44	64 PM (LQFP) 64 RGC (VQFN)
MSP430FR5041	32	12	DCO HFXT LFXT	Yes	No	Yes	7 external, 2 internal	11	3, 3⁽⁷⁾ 2, 2,2⁽⁸⁾	7	4	2	Yes	UART	44	64 PM (LQFP) 64 RGC (VQFN)

(1) For the most current package and ordering information, see the Package Option Addendum in Section 12, or see the TI website at www.ti.com.

(2) Package drawings, standard packing quantities, thermal data, symbolization, and PCB design guidelines are available at www.ti.com/packaging.

(3) Each number in the sequence represents an instantiation of Timer_A with its associated number of capture/compare registers and PWM output generators available. For example, a number sequence of 3, 5 would represent two instantiations of Timer_A, the first instantiation having 3 capture/compare registers and PWM output generators and the second instantiation having 5 capture/compare registers and PWM output generators, respectively.

(4) Each number in the sequence represents an instantiation of Timer_B with its associated number of capture/compare registers and PWM output generators available. For example, a number sequence of 3, 5 would represent two instantiations of Timer_B, the first instantiation having 3 capture/compare registers and PWM output generators and the second instantiation having 5 capture/compare registers and PWM output generators, respectively.

(5) eUSCI_A supports UART with automatic baud-rate detection, IrDA encode and decode, and SPI.

(6) eUSCI_B supports I²C with multiple slave addresses and SPI.

(7) Timers TA0 and TA1 provide internal and external capture/compare inputs and internal and external PWM outputs.

(8) Timers TA2 and TA3 provide only internal capture/compare inputs and only internal PWM outputs (if any) whereas Timer TA4 provides internal, external capture/compare inputs and internal, external PWM outputs (Note: TA4 in the RGZ package provide only internal capture/compare inputs and only internal PWM outputs.).

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