Other Parts Discussed in Post: MSPWARE

摘要:德州仪器(TI)的MSP430产品系列可谓是低功耗MCU的经典之作,然而TI近期推出的MSP432 MCU更是引起了业界的诸多关注。这款全新的产品将TI MSP430所具有的卓越特性引入到了ARM领域中,通过与Cortex-M0+相似的能耗来实现Cortex-M4F的全部性能,现在就让我们一起来看看这款产品的全方位详解吧!

不久前,德州仪器(TI)宣布推出全新的超低功耗MSP432 MCU,也为我们揭开了这款微控制器平台的神秘面纱。

相较于经典的MSP430,MSP432的命名方式到底代表什么含义呢?有人认为这是一款32位的MCU,也有人猜测这款产品集成了ARM® Cortex®内核。的确如此, TI正在将其低功耗MSP430所具有的卓越特性引入到ARM领域中。试想一下,能够同时拥有ARM Cortex-M4F内核的性能以及MSP430 MCU所具有的低功耗优势将是怎样一种前所未有的体验?凭借FPU引擎、DSP指令和48MHz,那些正在寻找拥有更高性能或行业标准内核的MSP用户以及那些正在寻求更低功耗的ARM用户将能够找到两者结合的最佳选择。TI的16位MSP430 MCU也将继续作为TI产品组合的基础,并且在16位MCU领域带来更多像MSP430 FRAM系列一样的全新创新。

也许当人们听到能够利用与Cortex-M0+相似的能耗来实现Cortex-M4F的全部性能时会感到有些惊讶。但是从现在起,工业用或消费类应用领域的用户再也无需在低功耗与高性能之间做出任何的取舍或权衡。TI的MSP432 MCU平台为业界提供了具有最低功耗的ARM Cortex-M4F器件。虽然目前业界存在着很多“低功耗MCU”产品,但是EEMBC的ULPBench评分证明了TI的绝对优势,该项评分主要针对同类MCU在功耗方面进行统一比较。MSP432 MCU在所有同类竞争的Cortex-M3和-M4F器件中获得了最高分数 (167.4) ,而得分越高则证明功耗越低。

TI的 MSP432 MCU平台旨在为业界提供最低功耗的ARM Cortex-M4F器件,该产品在工作状态下的流耗只有95uA/MHz,而在支持实时时钟 (RTC) 情况下的待机状态流耗也仅为850nA,同时还集成了针对超低功耗进行优化的外设,包括:

  • 相较于低压降稳压器 LDO,集成的DC/DC(除LDO外)能够节省40%的能耗
  • 8个独立段上配备了具有可选择保留的64KB RAM,每个RAM段可省电30nA
  • 在采样传感器为1MSPS时,低功耗高速模数转换器 (ADC)的流耗仅有375uA
  • 相较于闪存,存储在ROM中的Driver Library可将耗电量减少35%

除此之外,TI还将全新的高性能外设集成在内核周围,从而能够实现3.41/MHz的最高CoreMark得分,其特性包括:

  • 具有独立段的256KB闪存可实现同步的内存读取和擦除
  • 存储在ROM中的Driver Library可实现超过闪存200%的执行速度
  • 采用目前最快的MSP ADC——具有13.2 ENOB的1MSPS 14位SAR ADC,可加快从传感器中的采样速度

除了发布MSP432 MCU平台,TI还推出了MSP430 LaunchPad,而这款器也采用了与以往不同的纯黑色。

为了纪念LaunchPad开发生态系统诞生的第5个年头,TI发布了这款集成在黑色PCB上的限量版MSP432 LaunchPad。在限定的时间内,用户可以从TI Store或授权的分销商处购买黑色的MSP432 LaunchPad。(当黑色的限量版器件售罄,TI将继续发售传统的红色版本器件)。

通过观看开箱即用演示,可以立即使用MSPWare开始设计属于自己的应用。MSPWare包含了超过150个代码示例以及培训、应用说明、用户指南以和 DriverLib等。

MSP432 LaunchPad能够来减少功耗的同时为应用提供更高的性能,如需了解该平台的更多相关内容,敬请查看TI的全新白皮书

原文链接:http://e2e.ti.com/blogs_/b/msp430blog/archive/2015/03/24/our-biggest-launch-yet-introducing-the-new-msp43

Anonymous
  • 我觉得MSP432    48MHZ的性能还是不错的,可能是考虑功耗原因。但48M的主频在大量计算的时候感觉略低。当然在大部分场合还是很有竞争力的, 当然ti也有一些外设库,能加速开发。所以,建议改进下主频方面。

  • 很早就开始关注TI的MSP430产品了,学习了这篇文章,无疑对于TI新产品新设计有了更多的期待,了解了TI为低功耗MCU打造的辛苦,谢谢分享。

    MSP432 MCU带有ARM Cortex-M4F内核,性能比Cortex-M0+内核好十倍,但是功耗却差不多,这个设计很强大,性能够强、功耗够低。MSP432无疑是Cortex-M4F内核MCU中得分最高的产品,通过集成诸如ADC、比较器、ROM驱动库等,使其性能得到充分发挥,达到了3.41/MHz,低功耗应用MCU中的精品。在微控制器流耗与效率之间的对比上,MSP432 MCU的得分167.4比同行业最好的M4F产品高出35%。而TI的Cortex-M3内核的MCU CC2640,也达到了143.6,而MSP430FR59有119分。在性能上,高性能内核的Cortex-M4F通过整合高性能外设和特性进一步提升了MSP432的能力。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%。在低功耗方面,通过集成LDO、DC/DC、低功耗ADC以及ROM驱动库,实现95uA/MHz,850nA睡眠电流。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。MCU的功耗取决于内核架构,外设、工艺,所以TI在外设和工艺方面对MSP432进行了多项优化。比如带上的DC/DC电源与LDO相比较,集成式DC/DC可节省40%的功耗,14位ADC功耗也好。还有可选的RAM保持,每个RAM段的流耗可节省30nA。MSP432的性能优势在智能手表,处理距离,充电时间,卡路里测数,心率测数,物联网方面,可穿戴方面都有着强大的前景。

    和其他公司的产品相比较的话,比如ST的STM32L4,ST的明显优势是在Cortex-M产品方面的知名度。现在ST的MCU涵盖Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4和Cortex-M7内核,用户基数大,这些用户转向STM32L4相对比较容易。TI公司则很早就在嵌入式处理方面占据优势,其出色的模拟技术对其MCU开发也很有帮助。两家都采用Cortex-M4内核架构,TI的这款主要用途包括可穿戴设备、物联网设备以及部分对功耗敏感但却需要较高性能的工业用户。所以,俗话说有竞争才有压力。

    (参考1)

    下面我来分析下TI MSP432和同类应用产品的比较:

    MSP432特点有:

    低功耗性能:主动模式电流)为95 µA/MHz 、睡眠模式电流(支持RTC)为850 nA 、从待机模式唤醒的时间小于 10 µs

    ULPBench得分:167.4

    内核:Cortex-M4F

    Coremark:3.41/MHz

    低功耗原因:

    与LDO相较,集成DC/DC可节省40%的功耗;

    继承MSP430优质低功耗DNA;

    借助可选的RAM保持,每个RAM段的流耗可节省30 nA;

    当使用14位 ADC,以1 MSPS的速度运行采样传感器时能耗最低 (375 µA);

    DriverLib in ROM最多比闪存节省 35% 的能耗。

    软件特点:EnergyTrace技术,实时电源测量和调试,生成应用能源曲线,包括电流和CPU状态。

    同类的产品有,

    1.意法半导体STM32L4系列(STM32L476)

    低功耗性能:动态运行功耗低至100 μA/MHz;关闭时最低电流为30 nA,唤醒时间:为5 μs

    ULPBench得分:123.5

    内核:80 MHz ARM Cortex-M4核+DSP+浮点运算单元 (FPU)

    CoreMark/MHz:3.42

    低功耗原因:ART加速器、Flash零等待执行、动态电压调节、FlexPowerControl智能架构,7种电源管理模式(运行、低功耗运行、睡眠、低功耗睡眠、停止1、停止2、待机、关闭)。还有ST的Batch Acquisition Mode(BAM),其允许在低功耗模式下与通信接口足够的数据交换。FlexPowerControl是在低功耗模式时保持SRAM待机,为特定外设和I/O管理独立电源。

    工作模式功耗分解:

     动态运行功耗: 低至100 μA/MHz;

     超低功耗模式: 30 nA 有后备寄存器而不需要实时时钟(5个唤醒引脚);

     超低功耗模式+RTC: 330 nA 有后备寄存器 (5个唤醒引脚);

     超低功耗模式+32 KB RAM: 360 nA;

     超低功耗模式+32 KB RAM+RTC: 660 nA。

    软件:

    意法半导体公司为开发者提供STM32 Cube MX功率模拟器,来估算所使用的意法MCU 在执行代码时的功率。

    ULPBench测试环境:STM32 Nucleo

    2.Atmel SAML21系列(SAML21J18A-UES)

    低功耗性能:只消耗35 mA/MHz,睡眠模式下只有200 nA

    ULPBench得分:185.8

    内核:ARM Cortex-M0+

    低功耗原因:5种不同的电量范围使用不同的资源,以提高能效;分别为CPU和外围设备创建一个IRQ线索,以实现分层中断。其他原因还包括以下几点:

     空闲、待机、备用、睡眠模式;

     sleepwalking接口;

     静态和动态功率门控结构;

     后备电池支持;

     两种性能水平;

     Embedded buck/LDO稳压器支持实时动态的选择;

     低功耗接口。

    ULPBench测试环境:SAML21 Xplained Rev2

    3.TI SimpleLink C26xx 无线MCU(CC2650F128RGZ)

    低功耗性能:峰值电流为2.9 mA,睡眠电流少于0.15 µA

    ULPBench得分:143.6

    CoreMark/MHz:61 uA

    内核:Cortex-M3

    特点:唯一一款集成超低功耗传感器控制器的MCU,支持5种标准:Bluetooth、Sub-1 GHz、6LoWPAN、ZigBee和ZigBee RF4CE。

    低功耗原因:功率优化的射频

    工作模式功耗分解:

     处理状态:在48 MHz时峰值电流为2.9 mA;

     通信状态:接收的峰值电流为5.9 mA,发送时的峰值电流为6.1 mA;

    睡眠状态:传感器控制器消耗电流为8.2 uA/MHz,支持实时时钟(RTC)和完全存储器保持的睡眠模式,电流为1 µA。

    4.NXP LPC54102

    低功耗性能:100 MHz Cortex-M0+内核:55 µA/MHz,用于监听、数据采集以及管理;100 MHz Cortex-M4F内核:100 µA/MHz,用于传感器信息处理和数据通信。

    内核:ARM Cortex-M0+&Cortex-M4F双核。

    低功耗原因:不同传感器数据管理方式不同,有两个核(Cortex-M0+和Cortex-M4F)来处理不同数据;在每个处理数据节点只调用最低数据处理能力;三种工作模式;高能效ADC。

    工作模式功耗分解:

    (1)监听模式,即掉电模式,且无CPU处理,但具有RAM保留功能,此时功耗仅为3 µA。

    (2)读取模式(I2C和ADC,12 MHz CPU时速率为10 S/s),这种模式用于监听、数据采集以及管理等非数据密集型应用。此时,LPC54100中只有Cortex M0+在运行,功耗为55 µA/MHz。

    (3)算法处理(80 MHz CPU时每秒一次),这种模式用于传感器信息处理和数据通信等数据密集型应用。此时,LPC5412中的Cortex-M4F核工作,其功耗为100 µA/MHz。竞争产品在第2和第3种模式时,都是采用Cortex-M4F核工作,功耗为112 µA/MHz。

    高能效ADC特点:在任何电压下(1.62 V~3.6 V),都能实现最高性能,达到12位 4.8 MS/s。而其他竞争对手产品中内置的ADC速率只有2.4 MS/s,而且必须是在高电压下。

    5.Ambiq Micro Apollo系列

    Ambiq可能大家还不熟悉,其是由ARM、Cisco等投资的初创单片机公司。

    低功耗性能:工作电流为30 mA/MHz,平均睡眠模式电流低至100 nA。

    内核:ARM Cortex-M4F

    特点:在真实世界应用中,其功耗通常比性能相近的其他MCU产品降低5至10倍,Apollo MCU的独特之处是能同时优化工作和睡眠模式功率,在执行来自闪存的指令时,其功耗低至行业领先的30 mA/MHz,并且具有低至100 nA的平均睡眠模式电流,而这种极低的功耗不会影响性能。片上资源包括一个10位的13通道1MS/s ADC和一个精度为±2ºC的温度传感器。有12个中断的唤醒中断控制器。

    低功耗原因:

    Ambiq使用专利亚阈值功率优化技术(Subthreshold Power Optimized Technology, SPOT)平台来实现惊人的功耗降低。

    SPOT平台采用在亚阈值电压(低于0.5 V)下运作的晶体管,而不是使用一直在1.8 V下保持“开启”的晶体管。该平台使用“关闭”晶体管的泄漏电流来进行数字和模拟领域内的计算,这项专利技术使用业界标准CMOS工艺来实施,克服了先前与亚阈值电压切换相关的噪声敏感性、温度灵敏度和工艺漂移挑战。

    (参考2)作为目前全球最低功耗的Cortex-M4F MCU,全新MSP432 MCU是TI在超低功耗创新方面所取得的最新进展,在同类产品中的ULPBench™得分达到161.0,其性能超过了市面上所有其它的Cortex-M3以及M4F MCU。嵌入式微处理器基准协会 (EEMBC) 的超低功率基准 (ULPBench) 提供了一个标准的方法,在不考虑架构的情况下,比较任何一款MCU的功率性能。集成式DC/DC优化了高速运行时的功效,而集成的低压降稳压器 (LDO) 降低了总体系统成本和设计复杂度。此外,14位ADC在1MSPS时的流耗仅有200µA。MSP432 MCU包含一种独特的可选RAM保持特性,此特性能够为运行所需的8个RAM段中每一个段提供专用电源,由此每个段的功耗可以减少30nA,从而降低了总体系统功率。为了降低总体系统功耗,MSP432 MCU还可以在最低1.62V,最高3.7V的电压范围内全速运行。作为TI持续发展的32位超低功率MSP MCU产品组合中的旗舰产品,MSP432 MCU将会把不断提高模拟水平和集成度作为未来的发展方向,同时扩大MSP430TM在超低功耗方面的领先地位。

      TI首款32位MSP MCU可提供更高的性能

      MSP432 MCU在不增加功率预算的情况下将更多性能赋予器件。集成的数字信号处理 (DSP) 引擎和ARM Cortex-M4F内核中的浮点内核 (FPU) 适用于诸如信号调节和传感器处理等众多高性能应用,同时为产品差异化的开发预留了性能空间MSP432 MCU包含高达256KB的闪存,并使用支持同时读取和写入功能的双段闪存存储器来提升性能。高级加密标准 (AES) 256硬件加密加速器使得开发人员能够保护器件和数据安全,而MSP432 MCU上的IP保护特性也可以确保数据和代码的安全性。这些特性将带来更高的数据吞吐量,更加完整的高级算法和有线或无线物联网 (IoT) 堆栈,以及更高分辨率的显示图像,而所有的这一切均可以在现有的功率预算中实现。

      借助易于使用的工具快速入门

      借助目标板(MSP-TS432PZ100)或支持板上仿真的低成本LaunchPad快速原型设计套件(MSP-EXP432P401R)即刻开始评估MSP432 MCU。开发人员可以通过包括SimpleLink™ Wi-Fi CC3100 BoosterPack在内的全套可堆叠BoosterPacks来扩展MSP432 LaunchPad套件的评估功能。此外,TI的云开发生态系统使得开发人员能够在网上便捷地访问产品、文档、软件以及集成的开发环境 (IDE),从而帮助他们更快速地入门。MSP432 MCU支持多个实时操作系统 (RTOS) 选项,其中包括TI-RTOS,FreeRTOS和Micrium µC/OS。

      TI全新32位MSP432 MCU平台的其它特性和优势

      MSP430和MSP432产品组合之间的代码、寄存器以及低功耗外设之间的兼容性使得开发人员能够充分利用16位和32位器件间的现有代码和端口代码。

      EnergyTrace+™ 技术和ULP Advisor软件以±2%的精度实时监视功耗。

      广泛且功率优化的MSPWare™ 软件套件包括用于16位和32位MSP MCU的库、代码示例、文档和硬件工具,并且可通过TI的Resource Explorer或Code Composer Studio™ (CCS) IDE进行在线访问。

      开源Energia可支持MSP432 LaunchPad套件上的快速原型设计。通过轻松导入用于云连接、传感器、显示器等更多功能的库可直接利用针对快速固件开发的丰富代码库。

      开发人员可以创建连接IoT的设计,这些设计具有更高灵活性和更大的存储器、并且具有更高的性能和集成的模拟,此外它还兼容Wi-Fi®,Bluetooth® Smart以及Sub-1 GHz无线连接解决方案。

    (参考3)

    TI的全新的超低功耗MSP432 MCU,吸引人的地方就在于它的卓越特性,能同时拥有ARM Cortex-M4F内核的性能以及MSP430 MCU所具有的低功耗优势是多大的成就啊。具有最低功耗的ARM Cortex-M4F器件,在产品创新上在同类公司的相比下就占据了无法动摇的优势。FPU引擎、DSP指令和48MHz,在同行里都无法做到的更高性能更低功耗。和同行也有的所谓的低功耗相比,TI的EEMBC的ULPBench评分使得TI占据了绝对优势。

    此款产品的ARM Cortex-M4F器件,在工作状态下流耗只有95uA/MHz,在支持实时时钟 (RTC) 情况下待机状态流耗仅为850nA,以及集成了针对超低功耗进行优化的外设,比如相较于低压降稳压器 LDO,集成的DC/DC(除LDO外)能够节省40%的能耗,8个独立段上配备了具有可选择保留的64KB RAM,每个RAM段可省电30nA,在采样传感器为1MSPS时,低功耗高速模数转换器 (ADC)的流耗仅有375uA,相较于闪存,存储在ROM中的Driver Library可将耗电量减少35%。

    另外在全新的高性能外设集成在内核周围,从而能够实现3.41/MHz的最高CoreMark得分。具有独立段的256KB闪存可实现同步的内存读取和擦除存储在ROM中的Driver Library可实现超过闪存200%的执行速度采用目前最快的MSP ADC——具有13.2 ENOB的1MSPS 14位SAR ADC,可加快从传感器中的采样速度。些相比其他公司的产品更多的优势还有,无需从头开始创建基本系统软件函数,RTOS的使用可以加快开发进度,并且可以在更加复杂的嵌入式系统中更好地管理数个资源。多任务、软件中断、软件定时器、低功耗模式下进行优化的动态时钟运行都很出色。

    现在的产品设计中,无疑在功能,价格,性能,同类产品竞争力,功耗,可用性,产品使用面,等方面都有着各家公司竞争的压力,而TI技术在ARM M4F基础下,在降低功耗方面做的不错,TI RTOS解决方案也有很大的优势,非要说不足的话,就是在其他公司新产品出来的压力下,TI要能继续努力设计更能降低功耗的新产品。

  • 说起低功耗,无人不知无人不晓的无疑就是MSP430系列微控制器了,尽管众多厂家也都在推自己的低功耗产品,但很难撼动MSP430系列微控制器在低功耗领域的地位。

    虽然MSP430系列在低功耗领域的地位难以撼动,但是毕竟是16位的芯片,对于当今32位大行其道的市场,以及对更高性能的追求,看似有此疲软。但是强心针来了,这就是ARM Cortex-M4F与MSP430低功耗的“爱情结晶”——MSP432。填补了TI现有的超低功耗产品与高性能产品之间的空缺。

    这将是一种全新的体验,FPU引擎、DSP指令、48MHz主频以及低功耗。在全速(48MHz)运行的情况下流耗只有4.56nA,在RTC的睡眠模式下,可以达到850nA,而且电压范围从1.62到3.7V是很宽的范围。性能超过了市面上所有其它的Cortex-M3以及M4F MCU

    功耗不仅取决于内核架构,还与外设、工艺有很大关系。内部集成的片上DC/DC 又进一步对功耗有40%的降低,虽然ADC提升到了14位,但功耗性能是非常出色的,以 1MSPS 的速度运行采样传感器时能耗仅有375uA。

    存储在ROM中的Driver Library除了可将耗电量减少35%、比闪存执行速度提高200%,还有一点,驱动程序库的抽象化 API使用更加的方便,不管是MSP430或者MSP432,还是无线应用MCU,都不必再担心硬件层的过多细节就可以快速正确的将项目实现,充分利用16位和32位器件间的现有代码和端口代码。

    MSPWare™ 软件套件提供的代码与文档对于入门这样的芯片又提供了很大的帮助。

    MSP432 MCU平台平台当然也推出了相应的MSP430 LaunchPad,想要体验的可要下手快快的。

  • TI的MSP432 MCU平台为业界提供了具有最低功耗的ARM Cortex-M4F器件,在工作状态下的流耗只有95uA/MHz,而在支持实时时钟 (RTC) 情况下的待机状态流耗也仅为850nA,同时还集成了针对超低功耗进行优化的外设,能够利用与Cortex-M0+相似的能耗来实现Cortex-M4F的全部性能,再也无需在低功耗与高性能之间做出任何的取舍或权衡。MSP432 MCU在所有同类竞争的Cortex-M3和-M4F器件中获得了最高分数 (167.4) ,而得分越高则证明功耗越低。MSP432 MCU值得使用。

  •       看到MSP432的性能简介,不得不佩服TI,每次都能想人之所想,新产品完全给我们带来惊喜。我是做煤矿安全监控的,受制于煤矿安全规程,井下设备的功耗要求非常严酷(本安电源限制了电流、电压等),而现在产品性能要求越来越高、功能越来越强大很多原先的设计已经越来越吃力了(原先产品传感器设备用的是MSP430F2xxx和F5xxx系列的,主控设备用的NXP的LPC1778和LPC2378)。

       先说低功耗,MSP430系列的低功耗一直是挺不错的,MSP432在拥有Cortex-M4性能的同时仍然能做到这么出色的确很了不起,原先用的NXP系列在低功耗上就比较欠缺,字数有限性能对比就不在这写了;

       作为Cortex-M4F器件, 性能方面完全够用了,尤其是其高速AD和能同时读写的闪存都是其亮点,很实用

       再说一下不足吧,TI的芯片稳定性可靠性总体还是不错的,不知道这款芯片怎么样,原先用的MSP30系列在防护性能上还有所欠缺(耐压、静电防护等),工业产品在可靠性上要求较高,像我们的产品在EMC上的要求就高,为了解决这些问题,只能在电路板上多加一些保护器件(这方面NXP的芯片做的不错),虽然能避开这些问题,但还是期望TI能更进一步!