21.01.2013

(2) Mikrokontrolery MSP430: wprowadzenie do kursowego sprzętu (jak zacząć z MSP430 – zestaw MSP-EXP430FR5739)

Mikrokontroler MSP430FR5739

Zainstalowany w module LaunchPad mikrokontroler MSP430FR5739 jest układem serii FR57xx. Dokumentację techniczną MSP430FR5739, oraz serii FR57xx można pobrać na dole strony. Schemat blokowy MSP430FR5739 ilustruje rysunek 4.

Rys. 4 Schemat blokowy MSP430FR5739

Tab. 1. Mikrokontroler MSP430FR5739 – informacje podstawowe

Rdzeń	16-bitowy RISC typ rdzenia CPUXv2
Taktowanie CPU	maksymalna częstotliwość taktowania rdzenia to 24 MHz
Napięcie zasilania	2,0…3,6 V
Moduł zasilania	Zasilaniem zarządza moduł PMM (Power Management Module) – mechanizmy SVS oraz BOR – wbudowany stabilizator LDO obniżający napięcie zasilania CPU
Tryb pracy aktywnej (pobór prądu) zasilanie 3V@25°C	Program i dane umieszczone w pamięci FRAM – MCLK = SMCLK = 1 MHz -> pobór prądu 270 µA – MCLK = SMCLK = 4 MHz -> pobór prądu 580 µA
Tryby oszczędzania energii (pobór prądu) zasilanie 3V, temp. 25°C	Obsługa 7 trybów oszczędzania energii LPM (Low Power Mode) LPM0, ACLK = 32768 Hz, SMCLK = 1 MHz -> pobór prądu 175,0 ?A LPM2, ACLK = 32768 Hz -> pobór prądu 61,0 µA LPM3, ACLK = 32768 Hz -> pobór prądu 6,4 µA LPM4 -> pobór prądu 5,9 µA LPM3,5 -> pobór prądu 1,5 µA LPM4,5 -> pobór prądu 0,32 µA
Pamięć SRAM	1 kB
Pamięć FRAM	Pamięcią FRAM zarządza kontroler FRCTR – wykrywanie i korekta błędów zapisu do pamięci – podział pamięci na partycje i definiowanie praw dostępu do pamięci Pojemność pamięci FRAM to prawie 16 kB – 128 B – struktura TLV – 256 B – pamięć informacyjna – 15,5 kB – pamięć kodu programu i wektor przerwań
Linie wejścia-wyjścia	Porty wejścia-wyjścia: PA, PB oraz PJ – 32 linie we-wy (26 współpracują z przerwaniami) – PA, 16 linii we-wy (obsługa przerwań) – PB, 10 linii we-wy (obsługa przerwań) – PJ, 6 linii we-wy (brak obsługi przerwań)
Watchdog Timer	32-bitowy Watchdog Timer (moduł WDT_A) – może pracować w trybie restartu (Watchdog) albo w trybie licznika (Timer)
Liczniki	Dostępnych jest pięć 16-bitowych liczników. Liczniki mogą pracować w jednym z 4 trybów: zatrzymaj, licz do, praca ciągła, licz góra/dół. Licznikami zarządzają moduły Timer_Ax, Timer_Bx. – liczniki TA0R, TA1R (moduły Timer_A0, Timer_A1) – liczniki TB0R, TB1R, TB2R (moduły Timer_B0, Timer_B1, Timer_B2) Każdy z liczników współpracuje z 3 rejestrami pomocniczymi compare/capture CCRx Pracując z modułami Timer_Ax/Timer_Bx (licznik + rejestry CCRx) możemy: * odmierzać czas * generować sygnały PWM (maksymalnie 2 sygnały PWM dla modułu Timer_A/B) * przechwytywać sygnał wejścia (pomiar czasu trwania sygnału/częstotliwości sygnału wejściowego)
Układ zegarowy	Systemem zegarowym zarządza moduł CS (Clock System) * 4 sygnały zegarowe: – sygnały ACLK, MCLK, SMCLK, taktowane z jednego ze źródeł: VLO, DCO, XT1 – sygnał MODCLK taktowany ze źródła MODOSC * mechanizmy wykrywania zaniku sygnału zegarowego * preskaler częstotliwości ACLK,MCLK, SMCLK przez 1/2/4/8/16/32 – źródło VLO, (wewnętrzny generator, wytwarzający sygnał o częstotliwości około 10 kHz) – źródło DCO, (wewnętrzny generator, wytwarzający sygnał o jednej z definiowanych programowo częstotliwości: 5,33/6,67/8,0 MHz) – źródło XT1 (moduł taktowany „z zewnątrz”, częstotliwość źródła ustala rezystor/oscylator dołączony do nóżek XIN/XOUT mikrokontrolera,) do nóżek XIN/XOUT MSP430FR5739 możemy dołączyć zewnętrzny kwarc o częstotliwości „zegarkowej” 32768 Hz, albo rezonator kwarcowy o częstotliwości od 4 do 24 MHz – źródło MODOSC (wewnętrzny generator, wytwarzający sygnał zegarowy o częstotliwości około 5 MHz – może być użyty do taktowania pomiarów analogowych)
Przetwornik A/C	Pomiary analogowe realizuje 10-bitowy przetwornik A/C typu SAR (moduł ADC10_B) * maksymalna prędkość pracy powyżej 200 ks/s 14 kanałów pomiarowych – 12 zewnętrznych – 2 wewnętrzne (czujnik temperatury, zasilanie mikrokontrolera) 4 tryby pracy (pojedynczy pomiar, cykl pojedynczych pomiarów, sekwencja pomiarów, cykl sekwencji pomiarów) * możliwość definiowania progów alarmowy (Window Comparator)
Komparator	Komparator napięcia (moduł Comparator_D) – 16 kanałów pomiarowych – generator napięcia odniesienia – filtr RC (filtr sygnału wyjściowego)
Transmisja szeregowa	Transmisja szeregowa danych realizowana jest za pomocą układu eUSCI (extended USCI) * 2 kanały A: USCI_A0, USCI_A1 * 1 kanał B: USCI_B0 – kanał A może obsługiwać jeden z interfejsów: UART, IrDA, SPI – kanał B może obsługiwać jeden z interfejsów: SPI, I2C
Inne	Zegar czasu rzeczywistego z funkcją kalendarza i alarmu (moduł RTC_B) Kontroler DMA (3 kanały transmisji danych) Układ mnożenia sprzętowego (moduł MPY32). Operacje na liczbach 32-bitowych. Układ sprzętowego obliczania 8śmio i 16sto bitowej sumy kontrolnej (moduł CRC) Generator napięcia referencyjnego o jednej z wartości: 1,5/2,0/2,5 V (moduł REF)

Pamięć FRAM

W 2001 roku firma Texas Instruments rozpoczęła współpracę z producentem pamięci FRAM firmą Ramtron. Prace badawcze (zgłoszono ponad 200 patentów) doprowadziły do wdrożenia technologii produkcji pamięci FRAM w 130 nanometrowym procesie CMOS. W maju 2011 roku osiągnięto główny cel badań, którym było zainstalowanie pamięci FRAM w kilku typach mikrokontrolerów MSP430. Podczas kursu zaprezentujemy korzyści wynikające z zamontowania pamięci FRAM wewnątrz mikrokontrolera.

Pamięć FRAM (Ferroelectric RAM) charakteryzuje się dużą szybkością zapisu przy niskim poborze mocy. Liczba cykli zapisu pamięci jest praktycznie nieograniczona, a pamięć jest nie ulotna. Można zaryzykować stwierdzenie, że pamięć FRAM jest to pamięć SRAM, która nie traci danych po odłączeniu zasilania (rysunek 5).