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基于MSPM0G310x系列微控制器的技术解析与应用指南

科技观察员 ? 2025-09-04 11:22 ? 次阅读
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Texas Instruments MSPM0G310x/MSPM0G310x-Q1混合信号微控制器 (MCU) 属于MSP高度集成的32位超低功耗MCU系列,基于增强型Arm^^^ ^Cortex?-M0+ 32位内核平台,工作频率高达80MHz。这些经过成本优化的MCU具有高性能模拟外设集成,工作电源电压范围为1.62V至3.6V,支持-40°C至125°C扩展温度范围。该设备提供高达128KB嵌入式闪存程序存储器,内置纠错码 (ECC)。它们具有高达32KB的SRAM,带硬件奇偶校验选项。这些器件包含7通道DMA、存储器保护单元和各种高性能模拟外设。这些外设包括两个12位4MSPS ADC、一个可配置内部共享电压基准和一个通用放大器

数据手册:

*附件:MSPM0G310x数据手册.pdf

*附件:MSPM0G310x-Q1数据手册.pdf

这些设备还提供智能数字外设,例如两个16位高级控制定时器、五个通用定时器(一个用于QEI接口的16位通用定时器、两个用于待机模式的16位通用定时器和一个32位通用定时器)、两个窗口看门狗定时器,以及一个具有报警和日历模式的RTC。此系列器件提供数据完整性、加密外设(CRC、TRNG、AES)和增强型通信接口(四个UART、两个I^2^C、两个SPI,以及CAN 2.0/FD)。MSPM0G310x-Q1器件通过了汽车应用类AEC-Q100认证

特性

  • 内核
    • ARM 32位Cortex-M0+ CPU,带内存保护单元,频率高达80MHz
  • 工作特性
    • 扩展温度范围:-40°C至125°C
    • 宽电源电压范围:1.62V至3.6V
  • 存储器
    • 具有内置纠错码 (ECC) 且高达128KB的闪存
    • 高达32KB的SRAM,带硬件奇偶校验
  • 高性能模拟外设
    • 两个具有总计多达11个外部通道的12位4Msps同步采样模数转换器 (ADC)
      • 通过硬件平均功能实现14位的有效分辨率(250ksps时)。
    • 一个通用放大器 (GPAMP)
    • 可配置1.4V或2.5V内部共享电压基准 (V REF )
    • 集成温度传感器
    • 集成电源监控器
  • 经优化的低功耗模式
    • 运行:96?A/Mhz (CoreMark)
    • 睡眠:467?A(4MHz时)
    • 停止:46μA(32kHz时)
    • 待机电流:1.5μA,具有RTC和SRAM保持
    • 关断电流:80nA,具有IO唤醒功能
  • 智能数字外设
    • 7通道DMA控制器
    • 两个16位高级控制定时器,支持死区插入和故障处理
    • 七个计时器,支持多达22个PWM通道
      • 一个16位通用定时器
      • 一个16位通用定时器支持QEI
      • 两个16位通用定时器支持待机模式下的低功耗运行
      • 一个32位通用定时器
      • 两个16位高级定时器,带死区
    • 两个窗口看门狗定时器
    • 具有报警和日历模式的RTC
  • 增强型通信接口
    • 四个UART接口;一个支持LIN、IrDA、DALI、智能卡、曼彻斯特,三个支持待机模式下的低功耗运行
    • 两个I^2^C接口,支持高达FM+ (1Mbit/s)、SMBus、PMBus以及从停止模式唤醒
    • 两个SPI,一个SPI支持高达32Mbits/s
    • 一个控制器局域网 (CAN) 接口支持CAN 2.0 A或B和CAN-FD
  • 时钟系统
    • 精度高达±3%的内部4MHz至32MHz振荡器 (SYSOSC)
    • 高达80MHz的锁相环 (PLL)
    • 内部32kHz振荡器 (LFOSC)
    • 外部4MHz至48MHz晶体振荡器 (HFXT)
    • 外部32kHz晶体振荡器 (LFXT)
    • 外部时钟输入
  • 数据完整性和加密
    • 循环冗余校验器(CRC-16、CRC-32)
    • 真随机数发生器 (TRNG)
    • AES加密,带128位或256位密钥
  • 灵活的I/O特性
    • 高达 28 GPIO
      • 两个耐受5V电压的IO
      • 两个高驱动IO,驱动强度为20mA
  • 开发支持
    • 2引脚串行线调试 (SWD)
  • 封装选项
    • 32引脚VQFN
    • 28引脚VSSOP
    • 20引脚VSSOP
  • 系列成员
    • MSPM0G3105: 32KB 闪存、16KB RAM
    • MSPM0G3106: 64KB闪存、32KB RAM
    • MSPM0G3107: 128KB闪存、32KB RAM

功能框图

1.png

基于MSPM0G310x系列微控制器的技术解析与应用指南

一、产品概述

MSPM0G310x是德州仪器(TI)推出的高性能混合信号微控制器系列,基于Arm? Cortex?-M0+内核平台,工作频率高达80MHz。该系列包含三个成员:

  • MSPM0G3105:32KB闪存,16KB RAM
  • MSPM0G3106:64KB闪存,32KB RAM
  • MSPM0G3107:128KB闪存,32KB RAM

这些器件采用先进的低功耗架构,支持-40°C至125°C的宽温度范围,工作电压1.62V至3.6V,具有丰富的外设集成,特别适用于工业自动化电机控制、智能计量等应用场景。

二、关键特性分析

1. 处理器核心

  • 32位Cortex-M0+ CPU,带内存保护单元(MPU)
  • 支持单周期32×32乘法指令
  • 嵌套向量中断控制器(NVIC)支持4个可编程优先级
  • 指令预取缓存优化顺序代码执行

2. 存储系统

  • 闪存内置ECC纠错码,支持10万次擦写周期(前32KB)
  • SRAM带硬件奇偶校验,零等待状态访问
  • 7通道DMA控制器减轻CPU负担

3. 模拟外设

  • ?双12位ADC?:4Msps采样率,11个外部通道,支持硬件平均实现14位有效分辨率
  • ? 通用放大器(GPAMP) ?:轨到轨输入输出,支持斩波稳定
  • ?内部电压基准?:可配置1.4V或2.5V输出
  • ?温度传感器?:±0.5°C精度(校准后)

4. 通信接口

  • ?CAN-FD?:支持CAN 2.0A/B和CAN-FD协议
  • ?4个UART?:支持LIN、IrDA、DALI等协议
  • ?2个I2C?:最高1Mbps(Fm+模式)
  • ?2个SPI?:最高32Mbps

5. 定时器资源

  • 2个高级控制定时器(TIMA):支持死区插入和故障处理
  • 5个通用定时器(TIMG):支持PWM、编码器接口等功能
  • 32位定时器(TIMG12):适用于长时间基准
  • 实时时钟(RTC):带日历和报警功能

三、低功耗设计

MSPM0G310x提供五种主要工作模式,功耗表现优异:

模式典型电流唤醒源保持内容
RUN96?A/MHzN/A全功能运行
SLEEP467?A@4MHz任意中断所有内存和外设配置
STOP46?A@32kHzGPIO/特定外设SRAM和寄存器
STANDBY1.5?ARTC/GPIOSRAM和RTC
SHUTDOWN80nA专用GPIO/NRST

独特的"FastWake"技术可实现从STANDBY到RUN模式仅需15.2μs的快速唤醒,平衡了低功耗和响应速度的需求。

四、典型应用设计

1. 电机控制系统

利用TIMA定时器产生互补PWM输出,配合内置死区时间插入功能,可直接驱动三相电机。双ADC可同步采样相电流,GPAMP用于信号调理,CAN-FD实现网络通信

?设计要点?:

  • 使用TIMA0/1生成6路PWM
  • ADC定时触发与PWM中心对齐
  • 故障引脚实现快速保护

2. 智能电表方案

128KB闪存满足DLMS/COSEM协议栈需求,硬件CRC和AES加速器保障数据安全。低功耗特性延长电池寿命,RTC确保时间基准准确。

?优化建议?:

  • 采用STANDBY模式降低待机功耗
  • 利用DMA实现计量数据批量传输
  • 温度传感器补偿RTC精度

五、开发支持

TI提供完整的生态系统支持:

  • ?硬件工具?:LP-MSPM0G3507开发套件
  • ?软件资源?:MSP软件开发套件(SDK)包含驱动库和示例代码
  • ?配置工具?:SysConfig图形化引脚配置工具
  • ?培训资源?:MSP Academy在线学习平台

开发环境支持:

  • Code Composer Studio? IDE
  • IAR Embedded Workbench?
  • Keil? MDK

六、封装选项

MSPM0G310x提供三种封装选择:

  1. 32引脚VQFN(5mm×5mm)
  2. 28引脚VSSOP(7.1mm×4.9mm)
  3. 20引脚VSSOP(5.1mm×4.9mm)
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