16-разрядные приборы MSP430F20XX -кардинальное обновление рынка микроконтроллеров.Часть третья
Выпускаемые на сегодняшний день приборы класса «микроконвертор» в основном имеют 8-разрядное процессорное ядро, совместимое со стандартом 8051, с производительностью 8-12 MIPS и 12/16/24-разрядный модуль АЦП. Это, прежде всего, семейство MSC12xx фирмы Texas Instruments и семейство ADuC8xx фирмы Analog Devices. Исключение составляют приборы семейства ADuC70xx фирмы Analog Devices с 16/32-разрядным процессорным ядром ARM7TDMI, однако у них имеется только 12-разрядный модуль АЦП.
Таким образом, приборы MSP430F20xx, имеющие на кристалле 16-разрядное процессорное ядро с тактовой частой до 16 МГц и 16-разрядный модуль АЦП, являются шагом вперед на рынке МК смешанных сигналов (микроконверторов).
Архитектура MSP430F20xx, обеспечивающая возможность МК функционировать в пяти различных режимах потребления мощности, в сочетании с чрезвычайно низким базовым энергопотреблением позволяет с успехом применять эти приборы в приложениях с автономным (батарейным) питанием, для которых, собственно, они и создавались.
Встроенный управляемый цифровым кодом генератор (DCO) позволяет производить «пробуждение» МК из режимов с низким
энергопотреблением в активный режим всего за 1 мкс, что также делает привлекательным использование MSP430F20xx в приложениях, требующих одновременно высокой производительности и высокой экономичности.
Типичным приложением для MSP430F20xx является система сбора данных, которая фиксирует аналоговые сигналы, преобразует их в цифровую форму, а затем обрабатывает эти данные для индикации или для передачи в ведущую систему. Другое приложение MSP430F20xx — автономная «головная» часть интеллектуального датчика, связанного с ведущей системой по радиоканалу.
Следует заметить, что ввиду небольшого количества линий ввода-вывода общего назначения и малого объема памяти программ устройства MSP430F20xx целесообразно использовать в небольших приложениях.
Для получения дополнительной информации о приборах MSP430F20xx рекомендуется обратиться к источнику [1].
ПРОЦЕССОРНОЕ ЯДРО
И ПРОГРАММНАЯ МОДЕЛЬ
MSP430F20XX
Процессорное ядро MSP430F20xx имеет 16-разрядную RISC-архитектуру и систему команд, состоящую из 51 инструкции. Каждая команда имеет три формата и может оперировать с данными размером в байт и в слово. Для операнда источника в команде имеется семь способов адресации, а для операнда приемника — четыре. Ядро интегрировано с шестнадцатью 16-разрядными регистрами, из которых четыре специализированы как программный счетчик, указатель вершины стека, регистр состояния и генератор констант. Остальные регистры образуют регистровый файл аккумуляторов, используемый для ускорения выполнения программы. Одна команда формата «регистр-регистр» выполняется ядром за один цикл тактовой частоты. Таким образом, удельная пиковая производительность ядра MSP430F20xx состав-
ляет 1 MIPS/МГц, а абсолютная пиковая производительность — 16 MIPS.
Программная модель MSP430F20xx предполагает единое адресное пространство для регистров специального назначения (РСН), RAM и Flash-памяти команд и данных. Область 8- и 16-разрядных РСН занимает пространство адресов 01FFh-0000h, область RAM — пространство 027Fh-0200h, область Flash-памяти данных — пространство OlOFFh-OlOOOh, а область Flash-памяти программ — OFFFFh-OFCOOh или 0FFFFh-0F800h в зависимости от конкретного устройства. Векторы прерывания и вектор сброса расположены во Flash-памяти программ в адресном интервале OFFFFh-OFFCOh. После сброса ядро начинает выполнять программу с адреса OFFFEh.
FLASH-ПАМЯТЬ MSP430F20XX
Flash-память устройств MSP430F20xx может быть запрограммирована через встроенный порт Spy-Bi-Wire/JTAG или непосредственно в системе средствами встроенной управляющей программы. При внутрисистемном программировании Flash-память доступна для модификации побайтно и пословно.
Flash-память состоит из главной памяти (программ) размером 1 Кбайт/2 Кбайт и информационной памяти (данных) размером 256 байт. Главная память состоит из п сегментов по 512 байт, а информационная — из четырех сегментов (от А до D) по 64 байта.
Стирание главной памяти может производиться целиком или посегментно, а информационной памяти — только посегментно. Сегмент А информационной памяти содержит данные калибровки и после сброса по умолчанию защищен от программирования и стирания.
Типичное время полного стирания Flash-памяти составляет 20 мс, время программирования сегмента — 10 мс. Flash-память допускает 10000 циклов программирования/ стирания, а время сохранности
данных при номинальной температуре составляет 100 лет.
ГЕНЕРАТОРЫ И СИСТЕМНЫЕ СИНХРОСИГНАЛЫ
Система синхронизации устройств MSP430F20xx образована основным модулем синхронизации, который включает в себя кварцевый генератор с частотой 32768 Гц, внутренний низкочастотный генератор с очень низким энергопотреблением и внутренний управляемый цифровым кодом генератор (DCO).
Основной модуль синхронизации вырабатывает следующие синхросигналы:
• Вспомогательная тактовая частота (ACLK), источником которой является кварцевый генератор с частотой 32768 Гц или внутренний низкочастотный малопотребляющий генератор.
• Основная тактовая частота (MCLK), используемая для тактирования процессорного ядра.
• Периферийная тактовая частота (SMCLK), используемая для тактирования периферийных модулей МК.
|
