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第一款集成了TIA的MCU——MSP430 FR2311 LaunchPad开发板评测

2016-06-23
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作者：高杨
来源：21ic

[导读]
TI MSP430FR2311是业内唯一一款具有集成型低泄漏跨阻放大器(TIA)的MCU，另外其内置的铁电存储器也是其一大特色。

二进制目标代码路径为：C:\ti\msp\MSPWare_3_30_00_18\examples\boards\MSP-EXP430FR2311\MSP-EXP430FR2311_Software_Examples\Firmware\Binary

在二进制目标代码文件夹有个文件夹名字为：MSP430Flasher 该文件夹下的软件很小很牛X.

我们进入Binary文件夹下的OutOfBox_MSP430FR2311文件夹内，发现两个文件，一个是文本文件，一个是批处理文件。我们以编辑的方式打开批处理文件。

如上图所示内容，我们发现这是一个用于烧录二进制文件的批处理。就是借助了那个仅仅6M大的MSP430Flasher小软件。烧录时候如下图显示：

接下来我们就看看Demo程序都干了些什么。我们先看程序说明。

由此说明可以知道，这是一个通过外部环境变化来影响PWM控制LED亮度显示的例程。我们找到相关部分电路的原理图，如下：

通过此图我们也了解了亮度传感器—光电二极管通过TIA，把外部光照产生的电流转为电压信号，用以ADC检测后来控制PWM实现LED亮度变化。经过测试发现，当光照减小后，LED亮度减弱。这个功能有什么实际的应用呢?大家知道手机屏幕亮度的自动控制吗?就是通过这种方式实现的。

1.6 开发环境与编程

本评测首推CCStudio6.1，这也是目前最新版的官方集成开发环境。其中安装MSP Ware 后可以有丰富的例程可供参考，另外FR2xx系列也提供了基于库函数的开发支持。例程工程支持的开发环境有CCS、GCC和IAR。

根据提供例程里给出的编译环境信息为：Built with IAR Embedded Workbench v6.30 & Code Composer Studio v6.1。因此我们想使用这些例程和库函数，最好也在这些版本的集成开发环境上，或更高版本。

作为MSP430FR2311两大亮点的跨阻放大器和铁电存储是不得不讲的，对于430的其他优点，基本上是集成了430的良好传统，本测评不再讨论。

跨阻放大器(TIA)

跨阻放大器(TIA)是电流转至电压的转换器。TIA=Transimpedance Amplifier.在传感器应用中，特别是高灵敏度的传感器，很多都需要输出电流，要计算有多少电流通过该传感器，通常采用一个运放加电阻的设备，通过外围设计进行计算。虽然TIA是常用器件，但目前市场上很少有将可配置的50pA超低功耗TIA整合到MCU内，这是非常困难的设计。德州仪器(TI)于日前推出的MSP430系列最新产品MSP430FR2311微控制器(MCU)集成可配置的低泄漏跨阻放大器，延长电池使用寿命。废话不多说了，看看这个集成外设是否使用方便。

通常TIA是这么用的，那么程序上好操作吗?我们找到例程看看咋样。下面第一个图是例程源码给出的电路原理图，我们看到跟上面的典型应用是一样的。第二幅图是例程，我们看到通过寄存器操作来看，仅仅两句代码就搞定了配置使用，可见，TIA虽然高大上，实际上用起来却非常简单。

铁电存储器(FRAM)

MSP430FR2311LaunchPad铁电存储器具备三大优点：

(1)速度快，可以跟随总线速度(busspeed)写入。

(2)读写次数无上限。

(3)操作使用非常简单。

简单不简单，例程上面说了算，入下图所示：

我们看到，该例程里的铁电存储器写入函数，也是非常简单的，一共分三步：解除保护，写入，写保护。就好比把大象装冰箱里一样简单。

1.7 小结

我们根据下面这幅图来总结一下MSP430FR2311LaunchPad的硬件配置。我们可以看到作为超低功耗作为430的主要卖点，该开发板提供的板载调试工具还具备能量跟踪模块，可以方便用户对自己的工程进行能耗评估与优化。我们注意到该模块方框图上提供的外置32768晶振，实际上在开发板上是没有提供的，仅仅预留了接口。这是因为FR2311内部集成了高可靠性的震荡发生电路，实际上仅仅一片芯片就可以构成最小系统了。右边的供电系统图也可以清楚的知道该开发板的供电是怎么分配的。

MSP430FR2311LaunchPad开发套件是适用于 MSP430FR2311 MCU 的易用型微控制器开发板。它包含在 MSP430FR2x FRAM 平台上快速开始开发所需要的全部资源，包括用于编程、调试和能量测量的板载仿真。该电路板具有可快速集成简单用户界面的板载按钮和 LED，以及用于开始进行开发的光学传感器接口。该套件随附用于测试光强度和集成运算放大器使用的预编程代码。MSP430FR2311 MCU 器件是全球首款具有可配置低泄漏电流传感放大器的 MCU，具有 50 pA 的电流泄漏和 4 KB 的嵌入式 FRAM(铁电随机存取存储器)以及以超低功耗、高擦写次数和高速写入访问而闻名的非易失性存储器。该器件还具有集成智能模拟功能(集成运算放大器、比较器、DAC 和 ADC)，可帮助连接各种工业传感器，支持大多数传感应用的单芯片实现。由于有 20 引脚的接头和多种 BoosterPack 插入式模块实现无线连接、图形显示、环境传感等技术，因此可以轻而易举地进行快速原型设计。

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