Wer bei Texas Instruments nach einem energiesparenden Mikrocontroller sucht, um damit Geräte zu steuern deren Batterie viele Jahre durchhalten muss, wird bei den MSP430-Bausteinen fündig. In Freising entwickelt der Halbleiterhersteller diesen „Mixed-Signal-Prozessor“ (MSP) und nutzt dafür eine eigene 16-Bit-RISC-Architektur. Deren Befehlssatz eignet sich sehr gut für C-Compiler, sodass sich Programmierer nicht mit dem Core und dessen Maschinensprache auseinandersetzen müssen. Trotzdem standardisieren viele Kunden auf ARM-Technologie und wünschen sich einen 32-Bit-Prozessor.
Im ULPBench von EEMBC schneidet der MSP432 deutlich besser ab als ähnliche Bausteine.Texas Instruments
Genau diesem Wunsch kommt TI nun nach und erweitert seine MSP430-Serie nach oben: Unter der Bezeichnung MSP432 erhalten Kunden einen ARM Cortex-M4F mit der bewährten MSP430-Peripherie. Dabei ist es TI nach eigenen Angaben und nach den Zahlen des EEMBC ULPBench gelungen, den ARM-Core deutlich effizienter in Silizium zu implementieren als es die Wettbewerber schaffen. Nach dem von EEMBC gemessenen und von TI veröffentlichten Wert von 167,4 ist der ARM-Core im MSP432 um 35 % effizienter als der nächstgelegene Cortex-M4F und Cortex-M3-Geräte.
Jennifer Barry, Produkt-Marketing-Manager für MSP430-Mikrocontroller bei TI.Texas Instruments
Nicht am falschen Ende sparen
Bei der Vorstellung der neuen Serie erklärt Jennifer Barry, Produkt-Marketing-Manager für MSP430-Mikrocontroller, warum sich TI für den Cortex-M4 und gegen den Cortex-M0 entschieden hat: „Durch unsere Technologie erreichen wir auch mit dem Cortex-M4 einen extrem energieeffizienten Mikrocontroller. Warum sollten wir uns dann mit einem M0 begnügen?“ Konsequenterweise hat das MSP432-Team den Kern umfangreich ausgestattet und ihm sowohl die Floating-Point-Unit (das F in Cortex-M4F) als auch die DSP-Erweiterung spendiert. Weil der Kern Programme entsprechend schneller abarbeitet als schwächere Prozessoren, kann er auch länger im Schlafmodus verweilen, was unter dem Strich das Energiebudget schont. Barry erklärt dementsprechend, dass Entwickler mit der MSP432-Serie keinen zusätzlichen Energieverbrauch befürchten müssen. Übrigens wird TI auch weiterhin seine 16-Bit-RISC-Bausteine ausbauen und in beide Familien investieren – Barry betont, dass es sich bei MSP432 um eine Erweiterung und keine Ablösung handelt.
In der MSP432-Architektur hat TI viele Peripherie-Elemente der MSP430-Serie übernommen (gelb hervorgehoben).Texas Instruments
Für Entwickler sei der Übergang vom MSP430 auf den MSP432 mit kaum Aufwand verbunden: Die Modelle sind laut TI auf Code-, Register- und Low-Power-Peripherie-Ebene kompatibel. Es gibt zwar eine Application Note, die das Portieren von vorhandenem Code beschreibt. Wenn sich Entwickler aber auf C-Code und die dokumentierten APIs halten, reicht im Wesentlichen ein Neu-Kompilieren für den Übergang zur ARM-Variante. Im Gegenzug profitieren die Anwender vom umfangreichen Ökosystem der ARM-Familie.
Eigenschaften des MSP432
TI liefert die MSP432-Mikrocontroller mit 48 MHz Taktfrequenz und bis zu 256 KByte Flash. Sie verbrauchen im aktiven Zustand 95 µA/MHz und im Standby-Status 850 nA. Ein in Hardware implementierter AES-256-Verschlüsselungsbeschleuniger ermöglicht das Absichern des Bausteins und der Daten, während die IP-Schutzfunktionen der MSP432-MCUs für die Sicherheit von Daten und Code sorgen. Auch die Peripherie wurde weiter optimiert. So gehört ein 14-Bit-A/D-Wandler mit einer Abtastrate von 1 MSampes/s zur Ausstattung, der damit sowohl schnell als auch exakt arbeitet und nur 375 µA aufnimmt. Intergriert sind außerdem sowohl ein Gleichspannungswandler als auch ein LDO-Regler. Der Entwickler kann beide beliebig einsetzen und die MCU damit bei 1,62 bis 3,7 V betreiben. Die Treiber-Bibliothek hat TI energiesparend in ein ROM gepackt. Außerdem ist es möglich, einzelne RAM-Bänke abzuschalten: der Stromverbrauch sinkt pro deaktivierter Bank um 30 nA.
Eckdaten
- Der MSP432 setzt auf einen ARM Cortex-M4F-Kern (32 Bit) statt des MSP430-16-Bit-RISC-Core
- MSP432 und MSP430 sind kompatibel auf Code-, Register- und Low-Power-Peripherie-Ebene
- ULPBench-Wert: 167,4
- Stromverbrauch: 95 µA/MHz im aktiven Zustand, 850 nA im Standby-Status
MSP432-MCUs unterstützen mehrere Echtzeit-Betriebssysteme wie TI-RTOS, Free-RTOS und Micrium µC/OS. Zur Evaluierung stehen ein Target-Board (MSP-TS432PZ100 für 89 US-Dollar) sowie ein kostengünstiges Launchpad-Rapid-Prototyping-Kit (MSP-EXP432P401R für 13 US-Dollar) mit On-Board-Emulation zur Verfügung. Für das Launchpad-Kit gibt es eine vollständige Palette stapelbarer Booster-Packs, darunter das Simplelink Wi-Fi CC3100.
Sofort verfügbar
Im Zuge der MSP432-MCU-Roadmap will TI künftig noch mehr analoge Funktionen und bis zu 2 MByte Flash-Speicher integrieren. Geplant sind eine große Feature-Vielfalt sowie viele Gehäusegrößen. TI bemustert bereits das Modell MSP432P401RIPZ. Ab 1000 Stück sollen diese MCUs 2,15 US-Dollar kosten.
Achim Leitner
(lei)
