继MSP430之后,TI新推出的超低功耗MCU MSP432是这样的
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德州仪器公司(TI)的MSP430微控制器(MCU)可谓一代名机。这个16位的单片机以其出色的低功耗、丰富的外设和模拟集成以及独特的FRAM存储器而闻名,客户数量超过了1300个。然而,在32位MCU横行的今天,虽然16位的MSP430仍旧能满足很多低功耗应用(要知道好些8位机的日子过得也不错呢),但显然升级一下性能很有必要。过去,TI的篮子里有功耗很低但性能一般的MCU,也有性能过硬但功耗一般的MCU。现在,这个篮子里又多了一个性能强大、功耗又低的MCU,这就是TI刚刚发布的MSP432。
这个全新的MSP432究竟是什么样,会有多好呢?我们先来看一下发布这款新产品的人。据说人有多漂亮,货就有多好。第一位是刚刚履新的TI公司副总裁兼微控制器事业部总经理Ray Upton先生。Upton于1995年大学毕业后加入TI,拥有电子工程理学学士学位,年龄应该是四十出头。以这样的年龄能做到TI副总裁的位置可谓年轻有为了。另一位是TI公司超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair先生。Adair于2005年本科毕业,比Upton晚10年,现在应该是三十出头,更加年轻。这两位“帅哥”不仅仪表堂堂,而且思路清晰敏捷,给人留下了深刻的印象。
德州仪器副总裁兼微控制器事业部总经理Ray Upton
德州仪器超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair
看完人再看货。简而言之,MSP432是一个带有ARM Cortex-M4F内核的MCU,其性能比Cortex-M0+内核的MCU强十倍,而功耗却与之相当。
其实,作为MSP430家族的后继者,MSP432最合乎情理的架构应当是Cortex-M0+。但TI认为Cortex-M0+的性能不够强大;TI要打造一款性能够强、功耗够低的MCU,填补TI现有的超低功耗产品与高性能产品之间的空缺。
据介绍,MSP432是Cortex-M4F内核MCU中Coremark得分最高(3.41/MHz)的产品,也是面向低功耗应用的MCU中性能功耗比得分最高的产品。EEMBC的ULPBench提供了微控制器流耗与效率之间的真实对比。MSP432 MCU的得分(167.4)据称比最接近的竞争厂商的Cortex-M4F产品高出35%。位列第二的则是TI公司Cortex-M3内核的MCU CC2640,它得了143.6分。
在性能方面,具有浮点运算功能的Cortex-M4F本身就是一个高性能内核,而TI通过整合高性能外设和特性进一步提升了MSP432的能力。如下图所示,MSP432带有独立的闪存段,可实现同步读取和擦除闪存。它还带有DriverLib in ROM驱动程序库,其执行速度比闪存高200%。此外,它搭配13.2ENOB的14位1MSPS ADC等外设都有助于其性能的提升。
如此看来,MSP432具有高性能就比较容易理解了。可是,它又怎么实现低功耗的呢?毕竟Cortex-M4F内核并不以省电为主要目标。对此,Adair先生介绍说,MCU的功耗不仅取决于内核架构,还与外设、工艺有很大关系。作为一个拥有深厚模拟技术积淀和自有厂房的供应商,TI在外设和工艺方面对MSP432进行了多项优化。
例如,MSP432带有片上DC/DC电源。与LDO相比较,据说集成式DC/DC可节省40%的功耗。MSP432的14位ADC也具有出色的功耗性能。另外,借助可选的RAM保持,每个RAM段的流耗可节省30nA;DriverLib in ROM最多比闪存节省35%的能耗。所以,整体算下来,据称MSP432的功耗与带有Cortex-M0+内核MCU的实际表现处于同一水平。
作为一个超低功耗、高性能的MCU,MSP432的应用前景十分广阔。一个典型的应用是智能手表。如下图所示,TI给出了这个基于MSP432的智能手表框图。与Cortex-M0+内核的MCU相比,MSP432具有巨大的性能优势,可迅速处理距离、心率和卡路里变化等数据,同时允许电池的充电周期达到数天甚至一周。在物联网设备和可穿戴设备当红的今天,相信MSP432会大有用武之地。
Upton说,TI一直在关注客户(而不是竞争厂商)在做什么,了解他们的需求并制定产品规划。MSP432将解决用户以前必须在低功耗和高性能之间进行取舍的困境。现在,TI在低功耗MCU、高性能MCU和无线MCU三个系列的基础上又增添了低功耗、高性能MCU,其嵌入式产品阵容更加完备了。