《电子技术应用》

功耗没有最低只有更低

访德州仪器(TI)超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair

电子技术应用 作者:于寅虎
2016/6/8 14:23:00

编者按:在MCU向着低功耗世界进军的潮流中,德州仪器MSP430系列产品确实做到了“清史留名”,时至今日它的家族成员仍然占据着很大的低功耗应用市场,随着最新具有可配置低泄漏跨阻放大器的MSP430FR2311问市,表明这一低功耗传奇产品家族仍在繁衍不息。

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德州仪器(TI)超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair

记者:在物联网时代,低功耗应该是一个永恒的话题,德州仪器的MSP430曾经抒写了低功耗的传奇,去年又推出了MSP432系列,请问在低功耗MCU领域贵公司是怎样布局的呢?

Miller:很高兴今天有机会来到中国给大家介绍一下我们MSP产品线中低功耗产品的一些新方向。

在我们的MSP整个产品组合里,有两个不同类型的产品。有一直以来保持全球超低功耗的16位单片机产品MSP430,除此之外去年开始我们也有了MSP432,一个32位的低功耗单片机。

一直以来,MSP430是全球第一款超低功耗MCU,在过去20年里都发展很好的16位单片机。在这个单片机里,我们有带闪存的单片机,也是有带铁电FRAM的单片机。这个产品系列主要应用在那些领域?通常来说是需要花很多时间在睡眠状态里的应用。例如烟雾探测器,很多时候MCU是在睡眠状态,偶尔才起来运作,这样一个应用MSP430是最适合的产品。讲到MSP430,这个产品已经是有20年经验的产品,在过去这么多年里,有超过500颗不同MSP430的IC在这个系列中,在全球也有很多的客户现在还在用我们这么丰富产品线。未来,我们会在MSP430投入和研发更多新的产品。

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德州仪器MSP产品家族的布局

MSP432是一款32位的单片机,它的内核是用ARM Cortex M4F内核,这个产品除了低功耗之外还有很好的扩展性,它的本身的性能可以做到48MHz高速的单片机。为了实现同等计算性能下的低功耗,在MP432里我们其实整合了相当多的模拟器件。无论是MSP430还是MSP432,TI都会把很多的模拟IP整合到MCU里。例如在MSP432中,有一个ADC是可以做到1MSPS的高速ADC。在MSP432里,我们也有整个系列的产品,从128K闪存到2MB的闪存,以后还会陆陆续续扩张我们整个产品线。从MSP430到MSP432,在低功耗应用领域可以给到客户更多的选择。

记者:这么多年来MSP430微控制器家族的成员不断壮大,而这背后的推动力显然是来自市场的需求,那么请问在您的观察里,市场上的有了哪些新的需求?

Miller:随着物联网产品开发的增多,低功耗、可扩展性和简易开发,成为工程师们在缩短开发周期过程中最紧迫的需求。

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物联网开发工程师的三个迫切需求

特别在IoT和传感器应用中,我们看到了客户要解决的问题有三点,这也是当前电子工程师最喜于得到帮助的方向,因为这样可以帮助他们大大缩短研发周期。

第一,他们希望找到一个通用平台,在很多不同应用上都可以扩展用同一个平台解决不同的问题;第二,我们遇到很多的客户,特别是MSP430的客户,他们主要解决的就是低功耗的问题。现在我们看到很多传感器应用里,客户都会谈怎样把传感器电池寿命从原来的两年增加到五年、十年甚至更长的电池寿命,这也是很多客户现在正在解决的问题;第三,我们也看到所有客户都在讨论一个问题,怎样让他们的产品做得更简单更小,这样就需要把整个外部器件尽量整合在一个IC里,把很多功能整合在一起,让体积更小。

记者:不久前您来到北京,专程发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,足见这款微控制器的重要性,请您详细介绍一下它吧。

Miller:的确,刚刚发布的MSP430FR2311是本年度德州仪器最重要的微控制器产品之一,通过多种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点特点之一。

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灵活性和可扩展性是MSP430FR2311的第一个特点。

例如,它所集成的FRAM存储器,即可以当闪存用,也可以当作SRAM使用。用户在写软件的部分,如果他们要做很多复杂运算的话,需要多一些SRAM去做运算,也有可能他们是需要有更多的空间把数据存下来。所以在不同的应用上,可能对SRAM和闪存有不同的要求,刚好FRAM是可以配置,这样可以帮助客户在同一个软件上做不同的设计。

另外,把更多的可配置模拟功能集成到芯片中,也是MSP430FR2311灵活性的重要体现,这样在不同的传感器应用里,当工程师是要用这个运放器或是配置不同的传感器时,都可以通过可配置模拟功能满足不同系统的要求。

多种手段实现更低功耗是MSP430FR2311的第二个特点。 

在这颗IC除了有一个低功耗的FRAM,低功耗的MSP430内核以外,更重要的部分是增加了一个很低功耗的低泄漏跨阻放大器,有了我们超低功耗的跨阻放大器,就可以做到超低功耗的应用,其中50pA的低泄漏的指标,跟其他产品相比低出了20倍的功耗。

更多的集成极大地降低了设计复杂性是MSP430FR2311的第三个特点。

在MSP430FR2311里,我们把整个系统里MCU模拟的部分集成,通常外围需要加上EEPROM,但是因为有了FRAM,可以省掉EEPROM。还有就是集成了晶振,再加上本身MCU功能,把这些全都整合在同一颗IC里,我们相信有很多的应用需要将PCB的体积减少75%,所以把不同的六个功能整合在一起,在一个3.5×4mm的封装内,这样就可以把整个系统的设计变得更简单一些,PCB板做得变得更小一点。

记者:兼具了如此多的优点,那么请您再详细介绍一下这款新的微控制器将率先在哪些领域得到应用呢?

Miller:在很多互联互通的应用或者工业应用里,有很多场合都会用于多传感器的通讯需求,MSP430FR2311可以满足这些需求,它可以连接模拟的传感器,包括光感、湿度、温度、气体、紫外线、还有很多电流功率相关的传感应用。

这么多不同传感器应用在哪些市场可以用到?其中一个是楼宇自动化的部分,里面有很多烟雾控制器、温度控制器和安防传感器,同时还有一些无线开关,不需要电池,直接通过手机去无线传送。

除了刚才提到的楼宇自动化之外,很多的医疗和可穿戴的部分,也可以用到这样一个MCU,里面包括了温度的传感,还有健康监控的部分,另外就是UV的一些监测的部分,也可以用到我们这个产品。

因为我们整合度很高,所以也可以用在很多的便携式或者消费类电子产品中,像移动电源、电动剃须刀等不,如果上面有传感,都有很大的可能会用到我们这颗MCU。


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