功耗沒(méi)有最低只有更低
2016-06-08
作者:于寅虎
來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用
編者按:在MCU向著低功耗世界進(jìn)軍的潮流中,德州儀器的MSP430系列產(chǎn)品確實(shí)做到了“清史留名”,時(shí)至今日它的家族成員仍然占據(jù)著很大的低功耗應(yīng)用市場(chǎng),隨著最新具有可配置低泄漏跨阻放大器的MSP430FR2311問(wèn)市,表明這一低功耗傳奇產(chǎn)品家族仍在繁衍不息。
德州儀器(TI)超低功耗MSP微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Miller Adair
記者:在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,低功耗應(yīng)該是一個(gè)永恒的話題,德州儀器的MSP430曾經(jīng)抒寫(xiě)了低功耗的傳奇,去年又推出了MSP432系列,請(qǐng)問(wèn)在低功耗MCU領(lǐng)域貴公司是怎樣布局的呢?
Miller:很高興今天有機(jī)會(huì)來(lái)到中國(guó)給大家介紹一下我們MSP產(chǎn)品線中低功耗產(chǎn)品的一些新方向。
在我們的MSP整個(gè)產(chǎn)品組合里,有兩個(gè)不同類(lèi)型的產(chǎn)品。有一直以來(lái)保持全球超低功耗的16位單片機(jī)產(chǎn)品MSP430,除此之外去年開(kāi)始我們也有了MSP432,一個(gè)32位的低功耗單片機(jī)。
一直以來(lái),MSP430是全球第一款超低功耗MCU,在過(guò)去20年里都發(fā)展很好的16位單片機(jī)。在這個(gè)單片機(jī)里,我們有帶閃存的單片機(jī),也是有帶鐵電FRAM的單片機(jī)。這個(gè)產(chǎn)品系列主要應(yīng)用在那些領(lǐng)域?通常來(lái)說(shuō)是需要花很多時(shí)間在睡眠狀態(tài)里的應(yīng)用。例如煙霧探測(cè)器,很多時(shí)候MCU是在睡眠狀態(tài),偶爾才起來(lái)運(yùn)作,這樣一個(gè)應(yīng)用MSP430是最適合的產(chǎn)品。講到MSP430,這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)是有20年經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品,在過(guò)去這么多年里,有超過(guò)500顆不同MSP430的IC在這個(gè)系列中,在全球也有很多的客戶(hù)現(xiàn)在還在用我們這么豐富產(chǎn)品線。未來(lái),我們會(huì)在MSP430投入和研發(fā)更多新的產(chǎn)品。
德州儀器MSP產(chǎn)品家族的布局
MSP432是一款32位的單片機(jī),它的內(nèi)核是用ARM Cortex M4F內(nèi)核,這個(gè)產(chǎn)品除了低功耗之外還有很好的擴(kuò)展性,它的本身的性能可以做到48MHz高速的單片機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)同等計(jì)算性能下的低功耗,在MP432里我們其實(shí)整合了相當(dāng)多的模擬器件。無(wú)論是MSP430還是MSP432,TI都會(huì)把很多的模擬IP整合到MCU里。例如在MSP432中,有一個(gè)ADC是可以做到1MSPS的高速ADC。在MSP432里,我們也有整個(gè)系列的產(chǎn)品,從128K閃存到2MB的閃存,以后還會(huì)陸陸續(xù)續(xù)擴(kuò)張我們整個(gè)產(chǎn)品線。從MSP430到MSP432,在低功耗應(yīng)用領(lǐng)域可以給到客戶(hù)更多的選擇。
記者:這么多年來(lái)MSP430微控制器家族的成員不斷壯大,而這背后的推動(dòng)力顯然是來(lái)自市場(chǎng)的需求,那么請(qǐng)問(wèn)在您的觀察里,市場(chǎng)上的有了哪些新的需求?
Miller:隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的增多,低功耗、可擴(kuò)展性和簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā),成為工程師們?cè)诳s短開(kāi)發(fā)周期過(guò)程中最緊迫的需求。
物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)工程師的三個(gè)迫切需求
特別在IoT和傳感器應(yīng)用中,我們看到了客戶(hù)要解決的問(wèn)題有三點(diǎn),這也是當(dāng)前電子工程師最喜于得到幫助的方向,因?yàn)檫@樣可以幫助他們大大縮短研發(fā)周期。
第一,他們希望找到一個(gè)通用平臺(tái),在很多不同應(yīng)用上都可以擴(kuò)展用同一個(gè)平臺(tái)解決不同的問(wèn)題;第二,我們遇到很多的客戶(hù),特別是MSP430的客戶(hù),他們主要解決的就是低功耗的問(wèn)題。現(xiàn)在我們看到很多傳感器應(yīng)用里,客戶(hù)都會(huì)談怎樣把傳感器電池壽命從原來(lái)的兩年增加到五年、十年甚至更長(zhǎng)的電池壽命,這也是很多客戶(hù)現(xiàn)在正在解決的問(wèn)題;第三,我們也看到所有客戶(hù)都在討論一個(gè)問(wèn)題,怎樣讓他們的產(chǎn)品做得更簡(jiǎn)單更小,這樣就需要把整個(gè)外部器件盡量整合在一個(gè)IC里,把很多功能整合在一起,讓體積更小。
記者:不久前您來(lái)到北京,專(zhuān)程發(fā)布了全球第一款具有可配置低泄漏跨阻放大器的低功耗MSP430FR2311微控制器,足見(jiàn)這款微控制器的重要性,請(qǐng)您詳細(xì)介紹一下它吧。
Miller:的確,剛剛發(fā)布的MSP430FR2311是本年度德州儀器最重要的微控制器產(chǎn)品之一,通過(guò)多種手段再次把功耗拉低到了新的里程碑,其中集成了低功耗的低泄漏跨阻放大器是其重點(diǎn)特點(diǎn)之一。
靈活性和可擴(kuò)展性是MSP430FR2311的第一個(gè)特點(diǎn)。
例如,它所集成的FRAM存儲(chǔ)器,即可以當(dāng)閃存用,也可以當(dāng)作SRAM使用。用戶(hù)在寫(xiě)軟件的部分,如果他們要做很多復(fù)雜運(yùn)算的話,需要多一些SRAM去做運(yùn)算,也有可能他們是需要有更多的空間把數(shù)據(jù)存下來(lái)。所以在不同的應(yīng)用上,可能對(duì)SRAM和閃存有不同的要求,剛好FRAM是可以配置,這樣可以幫助客戶(hù)在同一個(gè)軟件上做不同的設(shè)計(jì)。
另外,把更多的可配置模擬功能集成到芯片中,也是MSP430FR2311靈活性的重要體現(xiàn),這樣在不同的傳感器應(yīng)用里,當(dāng)工程師是要用這個(gè)運(yùn)放器或是配置不同的傳感器時(shí),都可以通過(guò)可配置模擬功能滿(mǎn)足不同系統(tǒng)的要求。
多種手段實(shí)現(xiàn)更低功耗是MSP430FR2311的第二個(gè)特點(diǎn)。
在這顆IC除了有一個(gè)低功耗的FRAM,低功耗的MSP430內(nèi)核以外,更重要的部分是增加了一個(gè)很低功耗的低泄漏跨阻放大器,有了我們超低功耗的跨阻放大器,就可以做到超低功耗的應(yīng)用,其中50pA的低泄漏的指標(biāo),跟其他產(chǎn)品相比低出了20倍的功耗。
更多的集成極大地降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性是MSP430FR2311的第三個(gè)特點(diǎn)。
在MSP430FR2311里,我們把整個(gè)系統(tǒng)里MCU模擬的部分集成,通常外圍需要加上EEPROM,但是因?yàn)橛辛薋RAM,可以省掉EEPROM。還有就是集成了晶振,再加上本身MCU功能,把這些全都整合在同一顆IC里,我們相信有很多的應(yīng)用需要將PCB的體積減少75%,所以把不同的六個(gè)功能整合在一起,在一個(gè)3.5×4mm的封裝內(nèi),這樣就可以把整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單一些,PCB板做得變得更小一點(diǎn)。
記者:兼具了如此多的優(yōu)點(diǎn),那么請(qǐng)您再詳細(xì)介紹一下這款新的微控制器將率先在哪些領(lǐng)域得到應(yīng)用呢?
Miller:在很多互聯(lián)互通的應(yīng)用或者工業(yè)應(yīng)用里,有很多場(chǎng)合都會(huì)用于多傳感器的通訊需求,MSP430FR2311可以滿(mǎn)足這些需求,它可以連接模擬的傳感器,包括光感、濕度、溫度、氣體、紫外線、還有很多電流功率相關(guān)的傳感應(yīng)用。
這么多不同傳感器應(yīng)用在哪些市場(chǎng)可以用到?其中一個(gè)是樓宇自動(dòng)化的部分,里面有很多煙霧控制器、溫度控制器和安防傳感器,同時(shí)還有一些無(wú)線開(kāi)關(guān),不需要電池,直接通過(guò)手機(jī)去無(wú)線傳送。
除了剛才提到的樓宇自動(dòng)化之外,很多的醫(yī)療和可穿戴的部分,也可以用到這樣一個(gè)MCU,里面包括了溫度的傳感,還有健康監(jiān)控的部分,另外就是UV的一些監(jiān)測(cè)的部分,也可以用到我們這個(gè)產(chǎn)品。
因?yàn)槲覀冋隙群芨撸砸部梢杂迷诤芏嗟谋銛y式或者消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中,像移動(dòng)電源、電動(dòng)剃須刀等不,如果上面有傳感,都有很大的可能會(huì)用到我們這顆MCU。