原标题：MSP430单片机的选型及系列介绍

　　MSP430单片机的选型及系列介绍

　　在MSP430选型时，我们主要着重介绍现在较流行使用的FLASH型单片机。因为目前主流单片机也是以FLASH型为主，使用得非常广泛。所以在此也针对MSP430 的FLASH型作出了其选型列表。

MSP430 FLASH型单片机选型表：

MSP430单片机家族详解：

　　MSP430x1xx系列

　　基于闪存或 ROM 的超低功耗 MCU，提供 8MIPS，工作电压为 1.8V~3.6V，具有高达 60KB的闪存和各种高性能模拟及智能数字外设。

　　超低功耗低至：0.1μA RAM保持模式；0.7μA实时时钟模式；200μA/MIPS 工作模式 在 6μs 之内快速从待机模式唤醒

　　器件参数：

　　闪存选项：1KB~60KB；

　　ROM 选项：1KB~16KB；

　　RAM 选项：512B~10KB；

　　GPIO 选项：14、22、48引脚；

　　ADC 选项：10和12位斜率 SAR；

　　其它集成外设：模拟比较器、DMA、硬件乘法器、SVS、12位 DAC[5]。

　　MSP430F2xx系列

　　基于闪存的超低功耗 MCU，在 1.8V~3.6V 的工作电压范围内性能高达16MIPS。包含极低功耗振荡器 （VLO）、内部上拉/下拉电阻和低引脚数选择。

　　超低功耗低至：0.1μA RAM保持模式；0.3μA待机模式（VLO）；0.7μA实时时钟模式；220μA/MIPS 工作模式 在1μs之内超快速地从待机模式唤醒

　　器件参数：

　　闪存选项：1KB~120KB；

　　RAM 选项：128B~8KB；

　　GPIO 选项：10、16、24、32、48、64引脚；

　　ADC 选项：10 和 12 位斜率 SAR、16 位 Σ-ΔADC；

　　其它集成外设：模拟比较器、硬件乘法器、DMA、SVS、12位 DAC、运算放大器[6]。

　　MSP430C3xx系列

　　旧款的ROM或OTP器件系列，工作电压为2.5V~5.5V，高达32KB ROM、4MIPS和 FLL。

　　超低功耗低至：0.1μA RAM保持模式；0.9μA实时时钟模式；160μA/MIPS工作模式 在 6μs 之内快速从待机模式唤醒。

　　器件参数：

　　ROM 选项：2KB~32KB；

　　RAM 选项：512B~1KB；

　　GPIO 选项：14、40 引脚；

　　ADC 选项：14 位斜率 SAR；

　　其它集成外设：LCD控制器、硬件乘法器。

　　MSP430x4xx系列

　　基于LCD闪存或 ROM 的器件系列，提供8~16MIPS，包含集成LCD控制器，工作电压为1.8V~3.6V，具有FLL和 SVS。低功耗测量和医疗应用的理想选择。

　　超低功耗低至：0.1μA RAM保持模式 0.7μA实时时钟模式 200μA/MIPS工作模式 在 6μs之内快速从待机模式唤醒。

　　器件参数：

　　闪存/ROM 选项：4kB~120KB；

　　RAM选项：256B~8KB；

　　GPIO 选项：14、32、48、56、68、72、80引脚；

　　ADC 选项：10和12位斜率 SAR、16位 Σ-ΔADC；

　　其它集成外设：LCD控制器、模拟比较器、12位DAC、DMA、硬件乘法器、运算放大器、USCI 模块[8]。

　　MSP430F5xx系列

　　新款基于闪存的产品系列，具有最低工作功耗，在1.8V~3.6V的工作电压范围内性能高达25MIPS。包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。

　　超低功耗低至：0.1μA RAM保持模式；2.5μA实时时钟模式；165μA/MIPS工作模式 在 5μs之内快速从待机模式唤醒。

　　器件参数：

　　闪存选项：高达256KB；

　　RAM 选项：高达16KB；

　　ADC 选项：10和 12位 SAR；

　　其它集成外设：USB、模拟比较器、DMA、硬件乘法器、RTC、USCI、12位 DAC[9]。

　　MSP430G2553

　　低电源电压范围：1.8v至3.6v。

　　超低功耗：运行模式：230μA（在1MHz 频率和2.2V 电压条件下）；待机模式：0.5μA；关闭模式（RAM 保持）：0.1μA。

　　5种节能模式

　　用于模拟信号比较功能或者斜率模数（A/D） 转换的片载比较器

　　可在不到1μs 的时间里超快速地从待机模式唤醒

　　16 位精简指令集（RISC） 架构，62.5ns指令周期时间

　　带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的10位200-ksps模数（A/D） 转换器

　　基本时钟模块配置：

　　– 具有四种校准频率并高达16MHz 的内部频率串行板上编程；

　　– 内部超低功耗低频（LF） 振荡器无需外部编程电压；

　　– 32kHz晶体；

　　– 外部数字时钟源具有两线制（Spy-Bi-Wire） 接口的片上仿真逻辑电路。

　　两个16 位TImer_A，分别具有三个捕获/比较寄存器；

　　多达24 个支持触摸感测的I/O 引脚。

　　附录：浅谈七大主流单片机的优缺点

　　一、51单片机

　　应用最广泛的8位单片机，当然也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用。

　　51单片机之所以成为经典，成为易上手的单片机主要有以下特点：

　　（1）从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

　　（2）同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

　　（3）乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，做乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

　　51单片机虽然是经典但是缺点还是很明显的：

　　（1）AD、EEPROM等功能需要靠扩展，增加了硬件和软件负担。

　　（2）虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋。

　　（3）运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利。

　　（4）51保护能力很差，很容易烧坏芯片。

　　应用范围：

　　目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用

　　使用最多的器件：

　　8051、80C51。

　　二、MSP430单片机

　　MSP430系列单片机是1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器，给人们留下的最大的亮点是低功耗而且速度快，汇编语言用起来很灵活，寻址方式很多，指令很少，容易上手。主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多。

　　MSP430单片机其迅速发展和应用范围的不断扩大，主要取决于以下的特点：

　　（1）强大的处理能力，采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式( 7 种源操作数寻址、 4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns 。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

　　（2）在运算速度方面，能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期；16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如FFT等)。

　　（3）超低功耗方面，MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处；电源电压采用的是 1.8~3.6V电压，可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流会在 200~400uA左右，时钟关断模式的最低功耗只有0.1uA。

　　缺点：

　　（1）可能不太容易上手，不适合初学者入门，资料也比较少，只能跑官网去找。

　　（2）占的指令空间较大，因为是16位单片机，程序以字为单位，有的指令竟然占6个字节，虽然程序表面上简洁， 但与pic单片机比较空间占用很大。

　　应用范围：

　　在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多。

　　使用最多的器件：

　　MSP430F系列、MSP430G2系列、MSP430L09系列。

　　好多人对89C51系列的单片机是很熟悉的，为了加深对 MSP430 系列单片机的认识，我们不妨将两者进行一下比较：

　　第一，89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“ CISC ”的复杂指令集，共具有111条指令。而 MSP430单片机是16位的单片机，采用了精简指令集（ RISC ）结构，只有简洁的27条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。

　　第二，89C51单片机本身的电源电压是5V，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为24mA ，在待机状态下，其耗电电流仍为3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V ，但是为了保存内部RAM中的数据，还需要提供约50uA的电流。而MSP430系列单片机在低功耗方面的优越之处，则是89C51系列不可比拟的。正因为如此， MSP430更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。

　　第三，89C51系列单片机由于其内部总线是8位的，其内部功能模块基本上都是8位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结构本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。MSP430系列其基本架构是16位的，同时在其内部的数据总线经过转换还存在8位的总线，在加上本身就是混合型的结构，因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展8位的功能模块，还是16位的功能模块，即使扩展模/数转换或数/模转换这类的功能模块也是很方便的。这也就是为什么MSP430系列产品和其性能部件迅速增加的原因。

　　第四，就是在开发工具上面。对于89C51来说，由于它是最早进入中国的单片机，人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力，创造了不少适合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大的问题。对于MSP430 系列而言，由于引进了Flash型程序存储器和JTAG 技术，不仅使开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程。第五，51的芯片个头较大，其实PCB上的每个元件也存在天线效应，MSP430在封装尺寸上要小很多，固天线效应要弱，而且采用贴片封装，比51容易通过EMC检查。第六，我们可以看到，51芯片Vss引脚在左下角，VCC在右上角，会形成较大的工作电流环路，而MSP430单片机VCC和GND引脚安排在相邻位置，大大减小了工作电流环路。从这点来看，MSP430确实可以引领单片机的潮流。第七，MSP430工作电压比51要低，低电压，低功耗器件是发展趋势，虽然现在5V器件很多，但很多要知道，51有多少年的历史了，在市场中占有很大比重，固与之电压相匹配的器件比较多。但这些器件显然已经不是时代的宠儿了。MSP430走在了时代的前头，很有前途。 三、STM32单片机由ST厂商推出的STM32系列单片机，行业的朋友都知道，这是一款性价比超高的系列单片机，应该没有之一，功能及其强大。其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，同时具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现，当然和MSP430的功耗比起来是稍微逊色的一些，但这并不影响工程师们对它的热捧程度，由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中赫赫有名。STM32单片机其强大的功能主要表现在：（1）32位内核：ARM 32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法。（2）存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器；6-64KB的SRAM存储器。（3）时钟、复位和电源管理：2.0~3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压；POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)；4~16MHz的晶振；内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路，内部40kHz的RC振荡电路；用于CPU时钟的PLL；带校准用于RTC的32kHz的晶振。（4）调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口；最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口。

　　使用最多的器件：STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列。

　　四、PIC单片机PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品，共分三个级别，即基本级、中级、高级，是当前市场份额增长最快的单片机之一，CPU采用RISC结构，分别有33、35、58条指令，属精简指令集。同时采用Harvard双总线结构，运行速度快，它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期，这也是高效率运行的原因之一。PIC单片机之所以成为一时非常热的单片机不外乎以下特点：（1）具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路，I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器，从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。（2）当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言，这是一个很大的优点。（3）它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位，能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。缺点：（1）其专用寄存器(SFR)并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80～FFH)，而是分散在四个地址区间内。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现，但是在编程过程中，少不了要与专用寄存器打交道，得反复地选择对应的存储体，也即对状态寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。（2）数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器W(相当于51系列的累加器A)来进行，而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送，因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重，这在编程中的朋友应该深有体会。五、AVR单片机AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机，其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期，以时钟周期为指令周期，实行流水作业。AVR单片机指令以字为单位，且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能，同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率用4～8MHz，故最短指令执行时间为250～125ns。AVR单片机能成为最近仍是比较火热的单片机，主要的特点：（1）AVR系列没有类似累加器A的结构，它主要是通过R16～R31寄存器来实现A的功能。在AVR中，没有像51系列的数据指针DPTR，而是由X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完成数据指针的功能(相当于有三组DPTR)，而且还能作后增量或先减量等的运行，而在51系列中，所有的逻辑运算都必须在A中进行；而AVR却可以在任两个寄存器之间进行，省去了在A中的来回折腾，这些都比51系列出色些。（2）AVR的专用寄存器集中在00～3F地址区间，无需像PIC那样得先进行选存储体的过程，使用起来比PIC方便。AVR的片内RAM的地址区间为0～00DF(AT90S2313) 和0060～025F(AT90S8515、AT90S8535)，它们占用的是数据空间的地址，这些片内RAM仅仅是用来存储数据的，通常不具备通用寄存器的功能。当程序复杂时，通用寄存器R0～R31就显得不够用；而51系列的通用寄存器多达128个(为AVR的4倍)，编程时就不会有这种感觉。（3）AVR的I/O脚类似PIC，它也有用来控制输入或输出的方向寄存器，在输出状态下，高电平输出的电流在10mA左右，低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC，但比51系列还是要优秀的。缺点：（1）没有位操作，都是以字节形式来控制和判断相关寄存器位的。（2）C语言与51的C语言在写法上存在很大的差异，这让从开始学习51单片机的朋友很不习惯。（3）通用寄存器一共32个(R0～R31)，前16个寄存器(R0～R15)都不能直接与立即数打交道，因而通用性有所下降。而在51系列中，它所有的通用寄存器(地址00～7FH)均可以直接与立即数打交道，显然要优于前者。

　　使用最多的器件：ATUC64L3U、ATxmega64A1U、AT90S8515。

　　六、Freescale单片机主要针对S08，S12这类单片机，当然Freescale单片机远非于此。Freescale系列单片机采用哈佛结构和流水线指令结构，在许多领域内都表现出低成本，高性能的的特点，它的体系结构为产品的开发节省了大量时间。此外Freescale提供了多种集成模块和总线接口，可以在不同的系统中更灵活的发挥作用。Freescale单片机的特有的特点如下：（1）全系列：从低端到高端，从8位到32位全系列应有尽有，其推出的8位/32位管脚兼容的QE128，可以从8位直接移植到32位，弥补单片机业界8/32 位兼容架构中缺失的一环。（2）多种系统时钟模块：三种模块，七种工作模式。多种时钟源输入选项，不同的mcu具有不同的时钟产生机制，可以是RC振荡器，外部时钟或晶振，也可以是内部时钟，多数CPU同时具有上述三种模块；可以运行在FEI，FEE，FBI，FBILP，FBE，FBELP，STOP这七种工作模式。（3）多种通讯模块接口：Freescale单片机几乎在内部集成各种通信接口模块：包括串行通信接口模块SCI，多主I2C总线模块，串行外围接口模块 SPI，MSCAN08控制器模块，通用串行总线模块(USB/PS2)。（4）具有更多的可选模块：具有LCD驱动模块，带有温度传感器，具有超高频发送模块，含有同步处理器模块，含有同步处理器的MCU还具有屏幕显示模块OSD，还有少数的MCU具有响铃检测模块RING和双音多频/音调发生器DMG模块。（5）可靠性高，抗干扰性强，多种引脚数和封装选择。（6）低功耗、也许Freescale系列的单片机的功耗没有MSP430的低，但是它具有全静态的“等待”和“停止”两种模式，从总体上降低您的功耗!新近推出的几款超低功耗已经与MSP430的不相上下。七、STC单片机说到STC单片机有人会说到，STC也能算主流？基于它是国内还算是比较不错的单片机来说。STC是单时钟/机器周期的单片机，说白了STC单片机是51与AVR的结合体，有人说AVR是51的替代单片机，但AVR单片机在位控制和C语言写法上存在很大的差异。而STC单片机结合了51和AVR的优点，虽然功能不及AVR那么强大，但是在AVR能找到的功能，在STC上基本都有，同时STC单片机是51内核，这给以51单片机为基础的工程师们提供了极大的方便，省去了学习AVR的时间，同时也不失AVR的各种功能。STC单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机51单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8~12倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转换，针对电机电机 的供应商控制，强干扰场合，成为继51单片机后一个全新系列单片机。特点：（1）下载烧录程序用串口方便好用，容易上手，拥有大量的学习资料及视频，同时具有宽电压：5.5～3.8V、2.4～3.8V， 低功耗设计：空闲模式，掉电模式(可由外部中断唤醒)。（2）STC单片机具有在应用编程，调试起来比较方便；带有10位AD，内部EEPROM，可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机的8~12倍，价格也较便宜。（3）4通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列为2通道，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断，2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时器。4路PCA还可再实现4个定时器，具有硬件看门狗、高速SPI通信端口、全双工异步串行口，兼容普通8051的串口，同时还具有先进的指令集结构，兼容普通8051指令集。使用最多的器件：STC12C2052AD。STC单片机功能虽不及AVR、STM32强大，价格也不及51和ST32便宜，但是这些并不重要，重要的是这属于国产单片机比较出色的单片机，但愿国产单片机能一路长虹……本土MCU厂商前景广阔，一定能在中国产业调整、企业转型及中国制造向中国智造的转变过程中发挥巨大作用。这里，也提一下TMS系列单片机，虽不算主流。由TI推出的8位CMOS单片机，具有多种存储模式、多种外围接口模式，适用于复杂的实时控制场合。虽然没STM32那么优秀，也没MSP430那么张扬，但是TMS370C系列单片机提供了通过整合先进的外围功能模块及各种芯片的内存配置，具有高性价比的实时系统控制。同时采用高性能硅栅CMOS EPROM和EEPROM技术实现。低工作功耗CMOS技术，宽工作温度范围，噪声抑制，再加上高性能和丰富的片上外设功能，使TMS370C系列单片机在汽车电子，工业电机控制，电脑，通信和消费类具有一定的应用。