竟然能随意玩转模拟信号链 TI的MSP430又出实力超强的新品

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TI的MSP430是超低功耗MCU的经典产品,在多年的持续投入后,该系列对功耗的控制已经达到炉火纯青的地步。不过, MSP430进化的步伐从未停止,在三个领域还在继续快速拓展:一是采用FRAM,这个子系列已经有了40多种产品;二是投入电容式的触摸,这就是CapTivate系列;三是关注超声波测量领域。

现在,MSP430又有了最新的创新点,加入智能模拟组合(SAC)模块,可以灵活配置信号链上的各个元件,并能进行灵活组合。

 

神奇的SAC

新加入的模块叫SAC,每个模块都可以配置成12位数模转换器(DAC)和运算放大器/可编程增益放大器(PGA)。根据具体的应用,SAC可以像搭积木一样进行拼接组合。以最新的MSP430FR2355为例子,其带有4个SAC,在任意配置中使用1,2,3或全部4个SAC模块,比如变成4个DAC,或者变成算放,或是一个运放加一个PGA。

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根据TI官方的文件介绍,SAC模块通过LPM4在AM中工作,并可通过用户软件进行配置。它的内部集成了高性能低功耗轨到轨输出运算放大器。 这个OA可以配置为在通用(GP)模式下独立工作。 OA输出摆率可以是配置为通过OAxPM位优化建立时间和功耗。 SAC OA在放大器的同相和反相输入端均包含3通道输入选择。为此,NSEL和PSEL分别选择输入。 反相输入包括OAx引脚,PGA,和配对OA的输出。非反相输入包括OAx +引脚,12位DAC内核和DAC配对OA的输出。 反相OAx也可以与PGA连接以支持反相PGA模式。

据德州仪器超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair介绍, SAC的技术来源于TI的模拟部门,MSP430FR2355则是嵌入式部门和模拟部门通力合作的结果。他分享了两个采用SAC的应用案例。

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德州仪器超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair

第一个案例是烟雾探测器。将烟雾探测器拆开,内有一个单片机控制整个系统。一般的单片机都会用ADC做信号采样,外设有一个普通的运放做信号,因为烟感的信号相对比较小,普通的运放将信号放大。在普通运放前还会置有一个跨阻放大器。因为烟感的信号是电流信号,它需要把电流信号转成电压信号,所以前期需要跨阻的放大器。现在,利用FR2355的智能模拟组合,跨阻放大器、运放和ADC都可以用FR2355单片实现,这样减少了开发设计难度、节省了成本,并简化PCD的布板。

另一个是工厂自动化的例子——温度变送器。它有五个元器件,前端做信号的放大,ADC做信号的采样,变送器需要MCU做信号处理,处理完以后会有4-20mA的电流回路。现在一个典型系统需要这五个非常重要的元器件。用智能模拟组合可以把温度变送器外部需要的信号链路上的ADDA运放,一颗FR2355智能模拟组合集成。

Miller Adair对这种设计的效果非常满意,“我在拜访用户时得到反馈,硬件工程师以外,软件工程师也对这样的产品感到兴奋。因为他们可以用软件的方式实现各种信号链及模拟信号采集的要求。”

 

继续扩充FRAM产品线

FRAM主要有三个优势:第一是可以保证低功耗并延长电池寿命;第二是高可靠性,写入次数可以达到10的15次方;第三是灵活性,读写速度快,掉电也不会丢失,用户可以灵活地把它配置成代码、变量或者是数据。

在整个MSP430系列中,除了新推出的MSP430FR2355,还有几颗比较重要的FRAM的超值系列产品。如,FR311,它片上集成运放、4KB的铁电;FR2111,它会集成10位的ADC、4KB的铁电;;支持60个IO的FR20系列;;支持片上的LCD的FR413X系列。

在FRAM的超值系列中,已有超过40个不同的产品。FR2355将于7月份进入量产。系列中最低端的产品FR2000和2100以 25美分的价格支持25个不同功能,智能模拟组合能够配置不同信号链的电路。

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“FRAM是TI独立生产与设计的。本着TI对可靠性的高要求,在不降低可靠性的原则下达到105度温度范围。FRAM是TI未来重点投入的领域,以后的FRAM产品肯定也都会支持105℃耐热性”,Miller Adair表示。

 

MSP430FR2355 MCU的特点和优势

作为配备有SAC的最新产品是铁电存储器(FRAM) MCU,MSP430FR2355具有如下的优势:

信号链的可配置性:通过使用MSP430FR2355 MCU,工程师可以更灵活地进行系统设计。MSP430FR2355 MCU集成了智能模拟组合——可配置的信号链元件,其中包括多个12位数模转换器(DAC)和可编程增益放大器,以及一个12位模数转换器(ADC)和两个增强型比较器。

扩展温度范围:开发人员可以将MSP430FR2355 MCU用于需要在高达105°C的温度下工作的应用,同时还可以充分利用FRAM数据记录功能。

MSP430超值系列产品的可扩展性:对于成本敏感的应用,工程师拥有更多的选项,可以从MSP430FR2355 MCUs中选择更为合适的内存与处理速度。通过提供内存高达32KB的存储器以及速度高达24MHz的中央处理单元(CPU),MSP430 超值系列FRAM MCU的可选性得到扩展。此外,对于需要高达256 KB内存、具备更高性能或更多模拟外设的应用,设计人员还可以查询MSP430 FRAM MCU产品系列的其余部分。

为了便于工程师上手开发,TI会给工程师提供一个可视化的FR2355的评估图形化界面。该界面上有很多功能,包括用ADC采样,可以使用各种配置来实现正反向增益放大,及其他各种各样的信号链功能。

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