【TI首届低功耗设计大赛】msp430fr5969_漫谈铁电FRAM

lyzhangxiang

【TI首届低功耗设计大赛】msp430fr5969_漫谈铁电FRAM [复制链接]

1、MSP430FRXX系列MCU简介


TI公司最新一代MSP430FRXX系列MCU采用了FRAM作为代码和数据存储器，替代传统MCU FLASH+SRAM的结构，并且其FRAM带有分区管理和ECC校验功
能，增强存储器可靠性，FRAM运行时的低功耗特性，将MCU的功耗降低至100uA/MHz。除了FRAM外与SCI/IIC/SPI/GPIO/ADC/CMP/TIMER等普通外设外，其还增加了AES硬件加解密模块，32位硬件乘法器等，其余性能指标可详见官方数据手册，建议和传统MSP430低功耗数据做一下比较。




2、FRAM简介
FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) 铁电存储器是新一代的非易失性高速低功耗存储器，和传统的FLASH/EEPROM存储器相比FRAM具有非
常明显的优势：
1）速度快-FRAM的写入时间比Flash/EEPROM快1000倍以上， FRAM写入一个字节仅耗时50ns，而FLASH至少耗时75us，EEPROM更是长达5ms。


2）功耗低-由于FRAM的工作电压只有1.5V，相比FLASH/EEPROM存储器需要一个升压器把电压升到9-12V，操作FRAM的功耗仅有后者1%或者更低。


3）抗干扰力强-由于FRAM工作仅需要很少的能量，故FRAM工作起来更加稳定，不会出现FLASH存储器的“Data-tearing”现象。


4）耐久性强(读/写次数)-FRAM的读/写周期数为一百万亿次 (10E15) ，而通常的FLASH/ EEPROM只有一百万次 (10E6) 。




3、FRAM管理器简介
为了能够充分发挥FRAM速度快，功耗低，掉电不易失，耐久性强的特点， MSP430FR5969同时为其配置了同样强大的存储器管理单元。


MSP430FRXX系列MCU对FRAM的管理可分为两部分：MPU和FRAM controller。


MPU是存储器保护单元，其可提供FRAM的分区配置和读/写/执行权限独立控制。如果发生越权读/写/执行，FRAM会受到保护，同时产生错误中断通知MCU，进行相应的操作。


FRAM控制器主要提供FRAM的操作方式管理，ECC校验和Cache功能。ECC校验可纠正1bit的错误和检测2bit以上的错误。 Cache拥有2个64bit的缓冲区，当要处理的数据小于8字节时，CPU可直接操作Cache，提高系统效率。




注意MAB为地址总线，MDB为数据总线。

4、框图比较

1）MSP430F5438框图



2）MSP430FR5969框图


我们注意看，EEM块多出了一个Energy Trace++部分，其他的就是传统的Flash被换成了FRAM了，基本都差不多的，所以说FR系列主要体现在铁电这一部分。

通过前面FRAM性能分析我们可以明显的知道FR系列MSP430有两个主要特性：FRAM的存储性能+更低的功耗控制。

简单说说FR系列的主要应用领域，都是基于这两个特性来的。
1）在需要铁电存储的领域，将MSP430FR5969作为一个从机模块来使用，总线方式可选SPI/I2C/UART等等，配合从机模块内部程序，主机可以通过总线来操作FRAM实现存储系统，同时这个从机模块还能够帮助完成一些其他的事情，比如提供RTC、AES等等。

2）在需要ULP超低功耗的领域，由于FRAM的革新从本质上降低了功耗，相比传统的关断外设或者模块的方式、降低有效工作时间的方式这两种方式有本质的区别，从降低模块运行功耗上入手，也是当前低功耗控制的主流方式，MSP430传统系列还算是老的思维。目前fsl M0+的低功耗控制方式大家可以了解下，每个模块功耗可局级进行控制，相当复杂。

好了，这一贴就说这么多了，下面简单聊一下linkerfile吧，有利于了解memery mapping，这个很关键，对于熟悉一款MCU而言。

1. 
   
2. MEMORY
   
3. {
   
4.     SFR                     : origin = 0x0000, length = 0x0010
   
5.     PERIPHERALS_8BIT        : origin = 0x0010, length = 0x00F0
   
6.     PERIPHERALS_16BIT       : origin = 0x0100, length = 0x0100
   
7.     RAM                     : origin = 0x1C00, length = 0x0800
   
8.     INFOA                   : origin = 0x1980, length = 0x0080
   
9.     INFOB                   : origin = 0x1900, length = 0x0080
   
10.     INFOC                   : origin = 0x1880, length = 0x0080
    
11.     INFOD                   : origin = 0x1800, length = 0x0080
    
12.     FRAM                    : origin = 0x4400, length = 0xBB80
    
13.     FRAM2                   : origin = 0x10000,length = 0x4000
    
14.     JTAGSIGNATURE           : origin = 0xFF80, length = 0x0004, fill = 0xFFFF
    
15.     BSLSIGNATURE            : origin = 0xFF84, length = 0x0004, fill = 0xFFFF
    
16.     IPESIGNATURE            : origin = 0xFF88, length = 0x0008, fill = 0xFFFF
    
17.     INT00                   : origin = 0xFF90, length = 0x0002
    
18.     INT01                   : origin = 0xFF92, length = 0x0002
    
19.     INT02                   : origin = 0xFF94, length = 0x0002
    
20.     INT03                   : origin = 0xFF96, length = 0x0002
    
21.     INT04                   : origin = 0xFF98, length = 0x0002
    
22.     INT05                   : origin = 0xFF9A, length = 0x0002
    
23.     INT06                   : origin = 0xFF9C, length = 0x0002
    
24.     INT07                   : origin = 0xFF9E, length = 0x0002
    
25.     INT08                   : origin = 0xFFA0, length = 0x0002
    
26.     INT09                   : origin = 0xFFA2, length = 0x0002
    
27.     INT10                   : origin = 0xFFA4, length = 0x0002
    
28.     INT11                   : origin = 0xFFA6, length = 0x0002
    
29.     INT12                   : origin = 0xFFA8, length = 0x0002
    
30.     INT13                   : origin = 0xFFAA, length = 0x0002
    
31.     INT14                   : origin = 0xFFAC, length = 0x0002
    
32.     INT15                   : origin = 0xFFAE, length = 0x0002
    
33.     INT16                   : origin = 0xFFB0, length = 0x0002
    
34.     INT17                   : origin = 0xFFB2, length = 0x0002
    
35.     INT18                   : origin = 0xFFB4, length = 0x0002
    
36.     INT19                   : origin = 0xFFB6, length = 0x0002
    
37.     INT20                   : origin = 0xFFB8, length = 0x0002
    
38.     INT21                   : origin = 0xFFBA, length = 0x0002
    
39.     INT22                   : origin = 0xFFBC, length = 0x0002
    
40.     INT23                   : origin = 0xFFBE, length = 0x0002
    
41.     INT24                   : origin = 0xFFC0, length = 0x0002
    
42.     INT25                   : origin = 0xFFC2, length = 0x0002
    
43.     INT26                   : origin = 0xFFC4, length = 0x0002
    
44.     INT27                   : origin = 0xFFC6, length = 0x0002
    
45.     INT28                   : origin = 0xFFC8, length = 0x0002
    
46.     INT29                   : origin = 0xFFCA, length = 0x0002
    
47.     INT30                   : origin = 0xFFCC, length = 0x0002
    
48.     INT31                   : origin = 0xFFCE, length = 0x0002
    
49.     INT32                   : origin = 0xFFD0, length = 0x0002
    
50.     INT33                   : origin = 0xFFD2, length = 0x0002
    
51.     INT34                   : origin = 0xFFD4, length = 0x0002
    
52.     INT35                   : origin = 0xFFD6, length = 0x0002
    
53.     INT36                   : origin = 0xFFD8, length = 0x0002
    
54.     INT37                   : origin = 0xFFDA, length = 0x0002
    
55.     INT38                   : origin = 0xFFDC, length = 0x0002
    
56.     INT39                   : origin = 0xFFDE, length = 0x0002
    
57.     INT40                   : origin = 0xFFE0, length = 0x0002
    
58.     INT41                   : origin = 0xFFE2, length = 0x0002
    
59.     INT42                   : origin = 0xFFE4, length = 0x0002
    
60.     INT43                   : origin = 0xFFE6, length = 0x0002
    
61.     INT44                   : origin = 0xFFE8, length = 0x0002
    
62.     INT45                   : origin = 0xFFEA, length = 0x0002
    
63.     INT46                   : origin = 0xFFEC, length = 0x0002
    
64.     INT47                   : origin = 0xFFEE, length = 0x0002
    
65.     INT48                   : origin = 0xFFF0, length = 0x0002
    
66.     INT49                   : origin = 0xFFF2, length = 0x0002
    
67.     INT50                   : origin = 0xFFF4, length = 0x0002
    
68.     INT51                   : origin = 0xFFF6, length = 0x0002
    
69.     INT52                   : origin = 0xFFF8, length = 0x0002
    
70.     INT53                   : origin = 0xFFFA, length = 0x0002
    
71.     INT54                   : origin = 0xFFFC, length = 0x0002
    
72.     RESET                   : origin = 0xFFFE, length = 0x0002
    
73. }

复制代码

1）注意看一下下面三个部分的区间定义：

RAM : origin = 0x1C00, length = 0x0800


INFOA : origin = 0x1980, length = 0x0080
INFOB : origin = 0x1900, length = 0x0080
INFOC : origin = 0x1880, length = 0x0080
INFOD : origin = 0x1800, length = 0x0080

FRAM : origin = 0x4400, length = 0xBB80
FRAM2 : origin = 0x10000,length = 0x4000




2）关于堆栈的设置：





3）关于MPU的配置会跟新到cmd文件中的：



好了，欢迎大家讨论，个人认为大家不要去想如何使用FRAM作为程序执行的RAM的问题了，默认的RAM是2K可以参考1）中的区域定义。

kemasz

过来看看~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

music_586

铁电是比较省电；

凤凰息梧桐

TI的东西一直不错啊  低功耗更好啊