TI FRAM存儲器技術：讓MSP430 MCU應用范圍向兩端擴展

工程師對 TI 的 MSP430 并不陌生，它的目標市場定位于兩類應用：感測應用和測量應用。如樓宇自動化、家用儀器儀表和電網(wǎng)，這些應用需要采集溫度、濕度、水、電、氣等信號，系統(tǒng)架構是 MCU 加模擬信號處理芯片，MSP430 MCU 起到核心作用。MSP430 FRAM MCU 原來已經(jīng)推出了三個系列，分別是 MSP430 FR4133、MSP430 FR5969 和 MSP430 FR6989，近日又推出了 MSP430FR599 和 MSP430FR2111，將應用范圍分別向更低端和更高端延伸，應用更廣。

FR2111：幫助用戶迎接 8 位單片機的挑戰(zhàn)
MSP430 FR2111 MCU 主要是針對 8 位單片機的應用，這款 MCU 首次在小型 3mmx3mm QFN 封裝中包含統(tǒng)一 FRAM 存儲器，F(xiàn)RAM 存儲器的優(yōu)勢在于擦寫次數(shù)是 10^15 次，寫入速度 2MB/s，比 Flash 快 100 倍，功耗是 Flash 的 1/250。TI MSP430 中國區(qū)業(yè)務拓展經(jīng)理刁勇介紹，“采用這一技術可以幫助客戶克服三大挑戰(zhàn)：第一，8 位單片機價格有優(yōu)勢，但功能有局限性。FR2111 的定價和 8 位單片機持平，但是資源更加豐富。高性能模擬器件包含 1 個 10 位 SA 型的 ADC，1 個比較器，帶有 6 位可編程閾值的比較器，定時器件包含 1 個看門狗時鐘，1 個 16 位時鐘，1 個 RTC，通信器件包含 1 個 UART，1 個 SPI，支持 12 個 I/O；第二，8 位單片機存儲資源有限。FR2111 MCU 的 RAM 容量擴大了 50 倍，F(xiàn)RAM 容量從 2K 到 4K，還有 1K SRAM，2K ROM 用于程序升級，因此開發(fā)人員無需在封裝中編程，而這也加快了產(chǎn)品的上市時間；第三，采用全新 MCU 進行設計耗時巨大。由于基于相同的內(nèi)核架構、工具生態(tài)系統(tǒng)和易于使用的遷移指南，客戶可以從 MSP430G2x MCU 輕松遷移至全新的 MSP430FR2x MCU 系列，并在 FRAM 產(chǎn)品組合中進行擴展。如果客戶用的是其它公司的單片機遷移需要重新做設計，我們也會提供豐富的代碼資源或代碼例程，遷移到 MSP430 系列也不會太難。”

TI MSP430 中國區(qū)業(yè)務拓展經(jīng)理刁勇

FR5994：性能最高提升 40 倍
MSP430 FR2111 MCU 已經(jīng)實現(xiàn)了向低端延伸，MSP430 FR5994 MCU 是為了滿足更高端的應用。如今高端應用的一致需求就是計算速度快、低功耗，而這款處理器就是以高速處理、低功耗著稱，如果你問在技術上有哪些創(chuàng)新？刁勇給出了全面的回答，“就功耗而言，F(xiàn)R5994 通過集成式低能耗 DSP 加速器（LEA）延長待機時間，完成 FFT 的速度比 ARM Cortex-M0+微控制器快出近 40 倍；就存儲而言，同樣采用 FRAM 技術，存儲器擴展到 256K，可以用于擴展應用程序代碼，以實現(xiàn)無需緩沖或預擦除的字節(jié)可尋址性。這些 MCU 還提供一個統(tǒng)一存儲器配置來滿足那些需要較大 RAM 的應用?！?/p>

刁勇強調(diào)，“我重點講一下 LEA，它的中文是低能耗 DSP 加速器，這是 MSP430 MCU 的新外設，它可以用來做向量式算法，包括傅氏變換，沖激響應或 IIR 濾波算法；還可以完成矩陣運算，包括矩陣乘法、加法和減法。LEA 可以不受 CPU 干預獨立工作，TI 向用戶提供整個 DSP 算法庫，這個庫對客戶來講相當于收發(fā)命令，使用非常得簡單。LEA 在單片機領域是個創(chuàng)新，它使我們做高性能數(shù)學運算時可以達到這樣的低功耗水平和高速處理能力，同時 FR5994 是第一顆帶 LEA 的產(chǎn)品。”

LEA 具有如此強大的計算能力，具體都有哪些應用？計量類如超聲波測量，需要處理很多信號濾波，這要求器件有強大的運算能力，而超聲波的流量測量一般都是電池供電，因此需要很低的功耗；樓宇自動化的玻璃破碎檢測，需要對聲音頻譜進行分析，從而判斷玻璃是否有破碎，這里就會用到 FFT 算法；火災中的電弧檢測也會用到 FFT 算法，這些應用都可以用 LEA 得到快速處理。由此可見，LEA 適用于需要低功耗和高速計算的應用。

LEA 和 DSP 對比：硬件加速更快，軟件編程更靈活
說到高速處理，我們一定還會想起 TI DSP C5000 和 C6000 系列，它們和 FR5994 是怎樣的關系？兩者的技術差異在哪里？刁勇解釋，“C5000 和 C6000 DSP 處理能力也非常強，但它們更多應用于視頻監(jiān)控、指紋識別等場景，監(jiān)控設備可以用交流供電，對功耗的要求不高，F(xiàn)R5994 更適用于低功耗應用。從最基本的 DSP 運算、實現(xiàn)功能來講兩者相似，C5000 或 C6000 DSP 工程師可以編程，靈活度更高，LEA 的優(yōu)勢是把數(shù)學運算的功能做成了一個硬件加速器，運行起來比軟件做 DSP 算法更快?！?/p>

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