德州儀器（TI）的MSP430是業(yè)界知名的超低功耗微控制器（MCU）,它不斷地添加新的家族成員，以滿足新的應(yīng)用需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）絕對(duì)是近幾年最熱門的應(yīng)用之一，能讓我們的世界變的更加智能，這需要更多的傳感器以及通過傳感器實(shí)時(shí)采集更多的數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程更新。現(xiàn)有的單片機(jī)技術(shù)很難滿足這些應(yīng)用，而傳感器供電問題和Flash擦寫次數(shù)則更是大的難題。TI新型MSP430FR57xx FRAM系列是目前解決以上問題的最佳方案。五四青年節(jié)，TI MSP430 中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇先生帶著業(yè)界首款超低功耗鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）MCU與記者見面，分享了該新系列的獨(dú)特性能。

圖1 TI MSP430 中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇先生

高速、節(jié)能、靈活

    與基于Flash和EEPROM的微控制器相比，該FRAM系列可確保100倍以上的數(shù)據(jù)寫入速度和250倍的功耗降幅。當(dāng)從FRAM中執(zhí)行代碼時(shí)，可將目前業(yè)界最佳功耗水平降低50%以上，工作流耗為100 μA/MHz（主動(dòng)模式）和3μA（實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式）。FRAM的擦寫次數(shù)可以超過100萬億次，對(duì)很多應(yīng)用而言，這樣的擦寫次數(shù)幾乎是不受限制的。FRAM是非易失性存儲(chǔ)器，在所有電源模式中均可提供數(shù)據(jù)保存能力。有了FRAM，就不必再采用單獨(dú)的EEPROM 和依賴電池供電的SRAM，可利用軟件輕松完成數(shù)據(jù)內(nèi)存與程序內(nèi)存的分區(qū)，通過一個(gè)16 KB 通用型FRAM實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的靈活性。

表1 FRAM與SRAM\EEPROM、閃存的性能比較

    此外，MSP430FR57xx FRAM微控制器的其他一些性能也使其特別適用于WSN等相關(guān)領(lǐng)域：實(shí)現(xiàn)了可靠的遠(yuǎn)程軟件升級(jí)，特別是可以實(shí)現(xiàn)空中升級(jí)；眾多由TI提供的兼容型射頻(RF) 工具可簡化系統(tǒng)開發(fā)工作；可實(shí)現(xiàn)無電池的智能型RF連接解決方案。

滿足傳感器記錄和遠(yuǎn)程更新

    由上述特點(diǎn)可知，新型MSP430FR57xx FRAM系列可以解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾大挑戰(zhàn)。刁勇先生一一向記者進(jìn)行了介紹和舉例。

（1）傳感器供電。功耗對(duì)傳感器的安放地點(diǎn)有所限制，而在WSN的應(yīng)用中，往往需要把傳感器部署在橋梁等沒有交流電的場(chǎng)合，為了讓傳感器有足夠能量去采集數(shù)據(jù)，一種解決方案是用電池，可是電池都存在壽命的問題。而FRAM能量收集技術(shù)以及超低功耗的特性最大限度地延長電池的使用壽命，使得能在更多的地點(diǎn)安放更多的傳感器。

（2）實(shí)時(shí)采樣。目前的單片機(jī)主要以Flash技術(shù)為主，它有一個(gè)問題，F(xiàn)lash擦寫次數(shù)的量級(jí)大概幾萬或幾十萬量級(jí)，如果要實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)存入Flash中，等到一定周期再傳輸出去，F(xiàn)lash的壽命是一個(gè)大問題。刁勇解釋到，TI做了一個(gè)計(jì)算，如果做連續(xù)的采樣，且采樣頻率比較高，F(xiàn)lash要每秒采樣20個(gè)數(shù)據(jù)，然后不斷更新數(shù)據(jù)，在這個(gè)條件下，現(xiàn)在Flash的使用壽命大概在10 min以內(nèi)。所以如果要實(shí)現(xiàn)連續(xù)大量數(shù)據(jù)采樣，擦寫次數(shù)超過100萬億次的FRAM是一個(gè)很好的選擇。

（3）無線遠(yuǎn)程更新。為了更有說服力，刁勇向記者展示了一個(gè)電子紙，用來顯示商品條形碼和價(jià)格。該電子紙一側(cè)是基于FRAM的控制器和無線模塊，另一側(cè)的模塊存儲(chǔ)著更新的數(shù)據(jù)，通過無線發(fā)射更新價(jià)格信息。如果數(shù)據(jù)不斷更新，用不了多久，F(xiàn)lash壽命就會(huì)耗光。而FRAM的擦寫次數(shù)為100萬億次，所以可以長久使用。用這種電子紙作為價(jià)格標(biāo)簽已經(jīng)在美國的超市中普遍使用了。價(jià)格標(biāo)簽組成了一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，它的價(jià)格信息變化是通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)更新。MSP430FR57xx就特別適用于類似的應(yīng)用中。

FRAM將拓展到其他MCU

    MSP430FR57xx目前最高只有16 KB 的FRAM，但是足以蠻足WSN的一些應(yīng)用，未來根據(jù)不同需求，會(huì)有采用更大的FRAM的MPS430系列。此外，由于看到了FRAM如此多的優(yōu)勢(shì)，TI也已經(jīng)考慮將FRAM應(yīng)用在其他的MCU中，如TMS320C2000系列。

    刁勇還透露，F(xiàn)RAM雖然是Ramtron公司的產(chǎn)品，但是是由TI的工廠代工的，所以兩家公司有很好的合作，TI也十分了解FRAM，對(duì)FRAM性能的完善功不可沒。TI其實(shí)為MSP430FR57xx這款產(chǎn)品已經(jīng)準(zhǔn)備了近4年的時(shí)間，克服了很多困難，例如制程問題，F(xiàn)R57xx MCU是基于TI先進(jìn)的低功耗、130 nm嵌入式FRAM工藝。但FRAM還是有一個(gè)不可回避的缺陷：在波峰焊時(shí)，如果溫度高于260攝氏度，F(xiàn)RAM中的數(shù)據(jù)就不可靠了，所以生產(chǎn)的時(shí)候要特別注意。

    MSP430FR57xx系列突破了現(xiàn)有的存儲(chǔ)器功耗及可寫入次數(shù)限制，從而宣告可靠數(shù)據(jù)錄入和射頻通信能力進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。