MCU基本技术原理及应用方案集锦

TI公司是闻名全球的DSP制造商，但其前几年才推出的MSP430系列16位单片机同样在业界掀起不小的波澜。MSP430系列单片机最突出的特点是低电压供电和超低功耗，非常适合应用于采用电池长时间工作的场合。电压范围为1.8~3.6V；在1MHZ2.2V下，活动模式功耗为225μA，待机模式 功耗为0.8μA、掉电模式功耗为0.1μA。在这个系列中有很多个型号，它们是由一些基本功能模块按照不同的应用目标组合而成的。MSP430系列单片 机的CPU采用16位RISC精简指令系统，集成有16位寄存器和常数发生器，发挥了最高代码效率；它采用数字控制振荡器（DCO），使得从低功耗模式到 唤醒模式的转换时间小于6μs；内部集成了A/D转换器，工业应用方便；其中MSP430x41x系列设计有一个16位定时器、一个比较器、96段LCD 液晶驱动器和48个通用I/O口。

　　下面介绍MCU的应用案例及参考设计。

　　描述

　　TI 的蓝牙 + MSP430 音频散热器参考设计可供客户用于创建各种低端、低功耗音频解决方案的应用。一些可能的应用 - 玩具、低端蓝牙扬声器、音频播放配件。此参考设计是一种经济实惠的音频实施方案，通过参考其提供的完整设计文件，您可以将重心转移到应用和最终产品开发工 作上。此参考设计支持的软件包括 Stonestreet One Bluetopia 蓝牙堆栈（经过认证且免专利费）。

　　蓝牙和MSP430 音频信宿参考设计

　　特性

　　凭借最低成本、最低功耗的 MSP430F5229 实现蓝牙音频功能（SBC 编码/解码）

　　设计中将音频处理任务从 MCU 转移到蓝牙器件，从而实现低功耗音频

　　这种经济高效的低端无线音频解决方案，采用 4 层布局和 QFN 封装

　　此解决方案的内核是 TI 的 CC2564，此内核拥有一流蓝牙性能（+12dBm 输出功率）

　　设计中还采用了 TI 的低功耗数字输入扬声器放大器（TAS2505） 和 USB 充电管理器件 （BQ24055）

　　CC256x 和 Bluetopia 堆栈均有蓝牙子系统 QDID，因此您可以只需要一份蓝牙最终产品列表

　　相关器件

　　1.BQ24055 具有自动 AC/USB 检测功能和PG的800mA单输入单节锂离子电池充电器

BQ24055 功能方框图

　　详细资料：BQ24055 单节锂离子电池充电器

　 　2.CC2560 蓝牙 Smart Ready 控制器，TICC256x器件是一款完整的蓝牙BR/EDR/LEHCI解决方案，此解决方案减轻了设计工作并可实现快速上市。基于TI的第七代蓝牙内 核，器件实现了已经证明的解决方案，此解决方案支持蓝牙4.0双模式（BR/EDR/LE）协议。TI的电源管理硬件和软件算法大大节省了所有广泛使用的 蓝牙BR/EDR/LE模式运行的能耗。

　　CC2560 功能方框图

　　应用：建筑照明、用于 HMI 和 POS 的单板计算机

　　详细资料：CC2560蓝牙Smart Ready控制器

　　1、便携式设备对处理器提出的挑战

　　随着电子便携式设备在全球的风行，人们对电子 便携式设备的要求也越来越高，希望产品有更多的功能，如手机摄像机自动对焦与手机闪信与计步器；希望产品功耗更低，如无线设备、手持POS机和家庭医疗产品；希望产品体积更小，如运动手表；希望产品的保密性好；处理能力强，如便携式仪器和高精度运动控制；希望价格更低和开发周期短。

　 　然而困惑的是，很多的便携式设备往往会同时要有上面的多个要求，然而现实中很难做到：同时满足高速处理、低功耗和价格？ARM高速，但是功耗而价格高； 同时满足高速处理和小封装？希望封装面积小到3×3mm，又要不牺牲速度；同时满足小封装和SOC？需要ADC、SPI和12个I/O，而尺寸，最好小于 5×5mm；开发周期，ARM性能完全合适，但ARM往往需要操作系统支持，开发周期长，而市场机遇稍纵即逝。

　　为此，本文将从为电子便携式设备开发解决上述这些难题出发，对如何设计一个低功耗的单片机系统与方法和MCU在低功耗方面的优势进行分析，并小尺寸系列单片机的应用为例作出介绍。

　　2、如何设计一个低功耗的单片机系统

　　问题提出：单片机系统的功耗是否只是由单片机的功耗决定？回答是，以单片机为核心构成的系统，其系统的总能耗是由单片机能耗及其外围电路能耗共同构成。为了降低整个系统的功耗，除了要降低单片机自身的运行功耗外，还要降低外围电路的功耗。

　　2.1如何设计低功耗单片机系统？

　　要设计一个低功耗的单片机系统，需要从硬件和软件两方面入手。

　　2.11硬件设计

*选用尽量简单的CPU内核。在选择CPU内核时切忌一味追求性能。选择的原则应 该是"够用就好"。8位机够用，就没有必要选用16位机。一般来说，单片机的运行速度越快，功耗也越大。一个复杂的CPU集成度高、功能强，但片内晶体