TI为什么有这么多微控制器?


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我正在与一个小组一起从事一个项目,我负责该项目的数字部分,因此我将编写代码。从模拟到数字,我必须选择一个微控制器。

我看着TI微控制器,发现它们有很多。他们有:

  • 斯特拉里斯

  • 大力神

  • MSP430系列

  • 清单还在继续..

我的问题:

  • 一个使用哪个微控制器,为什么?

  • 在什么情况下应该使用微控制器X而不是Y?

  • 为什么会有这么多不同的微控制器?


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因为您决定要满足的要求,所以搜索并找到匹配90%的产品,而不是仅仅购买可以满足所有要求的产品和价格提高150%的三倍。
PlasmaHH

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@PlasmaHH 90%不是一个好选择:)
Eugene Sh。

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当我只想通勤工作时,为什么有这么多汽车可供选择?
Wouter van Ooijen

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超级超级市场大致:1)MSP430:低功耗和电池应用;2)C2000:电机控制与电力电子;3)Tiva(TM4C):通用ARM处理器;4)Sitara:更高级(皮质A8,A9等),您可以在上面运行linux;5)大力神:安全应用。另外,还有许多DSP(C5000和C6000)。该链接可能会有所帮助。TI也有许多选型指南链接,我个人甚至没有使用其中的10%,所以不能多说...
GAttuso

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答案的部分原因是TI已收购了许多成功且半成功的微控制器制造商,并继续开发和生产这些产品线。
DoxyLover

Answers:


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我是TI员工,在MCU开发小组工作,但这不是TI的正式声明。特别是,这不是有关路线图或优先事项的官方声明。另外,我也不从事市场营销,因此,如果我与我们的任何营销材料相抵触,那么它们是对的,我是错的。:-)

MD的答案是正确的,但我认为更多细节会有所帮助。TI针对具有不同要求的不同应用程序。当您在争夺MCU插槽时(这个行业有很多竞争),功能和价格都至关重要。成本差异百分之十可以赢得或失去套接字。成本的主要驱动因素之一是芯片尺寸-芯片上有多少东西。因此,有意义的是拥有不同的产品线,以及这些产品线中的不同系列。产品线的主要区别在于外围设备的类型和体系结构,而产品线中的系列产品的主要区别在于成本和功能集。

以下是有关产品线的一些详细信息:

  • Hercules是TMS470 / TMS570系列的延续。它专注于安全性和性能。Hercules的主要功能之一是双CPU并行运行相同的代码(“锁步”)。这样,您可以立即检测CPU本身的故障。请查看此数据表,以获取有关新产品的一些性能信息。Cortex-R5F CPU的运行频率> 300 MHz,并且有大量具有高端功能的外围设备-例如,CAN模块具有64个邮箱。显然,这些东西并不便宜。但是看看应用程序-除颤器,呼吸机,电梯,胰岛素泵...这些是客户愿意为安全买单的地方。Hercules还涉足温度范围更广,使用寿命更长的汽车产品。
  • C2000的重点是支持控制算法。C28x“ CPU”实际上是一个DSP,并且其指令集已扩展为可以处理三角函数和复数之类的事情。还有一个称为任务控制加速器(CLA)的单独的基于任务的处理器,可以独立于CPU运行控制算法。ADC和PWM也支持许多时序选项。性能从中档(Piccolo)到高端(双核Delfino)不等。这里的主要应用是电源转换器,电力线通信,工业驱动器和电动机控制。
  • MSP430是关于低功耗的。他们有一些产品使用FRAM(铁电非易失性存储器),该产品比闪存消耗的功率更少,甚至有一个使用0.9V 电压运行的产品(一个电池)。它们具有一些不常见的外围设备来支持LCD和电容式触摸感应等功能。查看他们的数据表,您将看到诸如遥感器,烟雾报警器和智能仪表的应用程序。
  • 我对无线MCU小组了解不多,但是显然无线连接有其特殊要求。他们似乎拥有Cortex-M和MSP430 CPU,并在消费类电子产品和物联网中得到应用。IoT一直是一个热门词汇,所以我想这是他们的主要目标之一。他们的最新产品(?)被描述为“片上Internet™解决方案”。更新:TIer justinrjy院士评论了有关无线/连接MCU的更多信息:““无线MCU”产品的特点是具有运行无线协议驱动程序/堆栈的处理器内核。例如,CC26xx在处理器上运行整个BLE堆栈。 uC本身,使其非常容易开发与CC3200相同,除了处理器在Cortex-M4上全部运行WiFi驱动程序外,集成的内核和驱动程序实际上使它们成为“无线MCU”,而不是收发器。 。”

如您所见,这些产品线针对的是非常不同的应用程序,它们的需求也非常不同。将300 MHz Hercules芯片放入电池供电的设备将是一场灾难,但是将MSP430放入安全气囊也是如此。身体大小也很重要。337针的BGA封装很难安装在一个微小的传感器中,但是对于一件工业设备而言却毫无用处。

在产品线中,有多个系列。C2000 Delfino设备速度更快,具有更多外围设备并且其封装上具有更多引脚。它们的价格也(至少)是Piccolo设备的两倍。您需要哪一个?这取决于您的应用程序。MSP430的某些产品可以平衡功耗和性能,而另一些产品则仅专注于低功耗。(该单电池MCU在4 MHz和2 kB RAM时达到最大值。)

每个家庭中都有许多产品,因为新产品一直在开发。晶体管变得更小/更便宜,所以更多的东西可以放在芯片上。今天的中档MCU会在十年前成为超高端产品。通常,每种产品都针对一些特定的应用程序,并在可能的情况下支持其他应用程序。

最后,每种产品都有多种变体(也就是零件号中的最后一位)。这些通常具有不同的内存量,并且(可能)在可用的外围设备方面存在较小的差异。同样,这都是关于提供价格范围的。

简短的版本是每种产品在价格,性能和功能上都提供了不同的平衡。这是普通的旧市场细分。我们的客户是制造商,谁在乎很多更多的不是终端用户小的价格差异。人们购买我们拥有的所有零件号,因此很明显那里有需求。:-)

更新:杰里米(Jeremy)询问大客户的需求如何影响设计过程,以及我们是否制造定制MCU。我已经看到了几个为单个大型汽车客户生产的TMS470 / 570 MCU。该小组还拥有几个MCU,这些MCU的架构是由一个客户设计并为一个客户设计的。在至少其中之一中,客户编写了大部分RTL。这些受到NDA的严格限制,因此我无法提供详细信息。

一般市场产品通常至少要考虑一个大客户。有时,大客户会得到特殊的零件号。有时我们会添加一个外围设备只是为了赢得一个大插座。但总的来说,我认为大客户在功能方面更多的是地板而不是天花板。

定制零件的一个极端例子是我们的高可靠性团队。我只听过有关这些家伙的故事,但显然他们会使用现有产品,并使其在极端条件下工作,例如高温,辐射,有人向您开枪等。我知道有人购买HiRel TMS470s进行井下钻孔,温度可达200​​摄氏度。(也许这个 -Arrow的现货价格仅为$ 400 /芯片!)他们在网站上列出了一堆标准产品,但是据我所知,即使少量也可以订购。如果您愿意为每个芯片花费50,000美元以上,则可以购买十几个想要的芯片的HiRel版本。:-)

根据经验,如果您花足够的钱,生意上的一切都是可以商量的。


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哇,答案何在!太棒了!谢谢您,先生,我抽出宝贵的时间来彻底回答我的问题。我爱TI,也希望有一天能为TI工作。你们在TI做的很棒。
Andy_A̷n̷d̷y̷

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@杰里米:只要有足够的钱,您就可以得到任何东西(钱可以买到)。但是请注意,您对“大批量”的想法与制造商的想法可能并不完全吻合。我记得RaspberryPi基金会与Broadcom的业务往来真的很艰难,因为他们(Broadcom)通常不会处理这么低的数字……
DevSolar 2016年

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十美分?我曾经在一个工作场所工作,节省了1/10%的生产成本,相当于一位高级工程师的薪水超过一年。当然,在那种规模下,他们并没有购买分立的MCU:他们是在授权IP并将其用于完全定制的ASIC设计中。
所罗门慢

4
TI应用工程师在这里插话-我也许可以在有关连接性/无线MCU部分的信息上填补一些空白!“无线MCU”产品的特点是具有运行无线协议驱动程序/堆栈的处理器内核。例如,CC26xx在uC本身上运行整个BLE堆栈,从而使其真正易于开发。与CC3200相同,只是处理器在Cortex-M4上全部运行WiFi驱动程序。集成的内核和驱动程序真正使它们成为“无线MCU”,而不是收发器。
justinrjy

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@ Rev1.0,用于商用PC的硬盘驱动器。
所罗门慢

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MSP430是TI开发的内核。它是一个16位内核,已被推向极低功耗的市场。由于16位MCU市场随着Arm Cortex-M0的激增而迅速消失,因此出现了许多新的基于Cortex内核的MSP430。较旧的MPS430现在通常会争夺8位插槽。

Stellaris,更名为Tiva,是以前的Luminary Micro MCU。该公司可能是6或7年前被TI收购的。这些是基于Cortex-M3 / M4的设备。在大多数情况下,比MSP430更强大/更强大。

C2000(Piccolo / Delfino / etc。)的目标是实时控制(电机控制,功率转换/调节等)。该系列还具有低端DSP功能。不仅针对工业,甚至针对某些汽车(少数汽车合格的TI MCU之一)。

大力士专注于安全。冗余,运行时错误检查,BIST,许多看门狗功能。安全关键应用。

还有其他一些部分则具有一些功能和/或细分功能(例如集成无线,双核,FRAM等)。然后,还有更强大的DSP和微处理器。

您的应用是什么?体积?开发时间表?您需要哪些外围设备/资源?需要多少处理能力?您是否可以使用性能较低的MCU模拟外设,还是要在外部/离散地进行所有信号路径处理?在为特定系统/应用选择处理器/控制器时,有许多因素。


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低功耗Cortex内核称为MSP432,以(至少)与MSP430区别开来。斯特拉瑞斯成为蒂瓦。Hercules系列本身分为汽车系列和工业/医疗系列-我认为主要是针对汽车的温度范围和CAN支持。
Brian Drummond

1
在IIRC的某一时刻,Hercules是Cortex-Rx内核,具有双锁步指令流水线。旨在用于在制动控制器,气囊模块等的使用
Krunal德赛

1
很好的答案。您似乎对TI了解很多。我不知道他们收购了Luminary Micro MCU。感谢您的时间。
Andy_A̷n̷d̷y̷

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Microchip是另一家拥有完整微控制器产品线的公司-Digi-Key有4000多种存货,包括所有封装版本。像TI一样,它们的范围从8位扩展到32位:

~2700  8-bitters: from 384 bytes Flash and 16 bytes RAM to 128 KB Flash and 4 KB RAM 
~1000 16-bitters: from 4 KB Flash and 256 bytes RAM to 1 MB Flash and 96 KB RAM
 ~500 32-bitters: from 16 KB Flash and 4 KB bytes RAM to 2 MB Flash and 512 KB RAM

请注意,最小字节是以字节为单位指定的,而不是KB。

单价范围从35美分到13.36美元不等。我想最低价的产品可能会批量购买不到20美分。对于未经测试的产品甚至可能是10美分(客户进行验收测试而不是制造商进行测试)。最便宜的32位ARM的单价为76美分,是其两倍。对于大批量产品,这是一个很大的差异。该PIC10F200是最便宜的μC 所有的近15000即与Digi-Key库存。

Microchip还拥有维护较旧µC的库存(在下面的产品选择器中以“ Mature”列出)的良好声誉,这是需要考虑的另一件事。

如何理解所有这些?使用产品选择器。Digi-Key,Mouser和其他分销商的产品都不错,但是它们并不包含所有参数(Digi-Key的µC产品选择器的数量少于20,下表的数量超过50)。Microchip(以及我想象的其他制造商)拥有更多的产品,例如下面的产品。请注意,您可以为几乎所有参数提供范围:

在此处输入图片说明

现在,随着Microchip收购Atmel,看看发生了什么会很有趣。似乎某些行中有很多重叠。


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在不详细介绍TI提供的产品(此处已回答)的情况下,我想强调您需要规格。如果您没有它们,那么确定它们是您的工作。如果您是新手,这可能会有些不知所措,但是让我们列举一些项目中可能出现的规格:

  • MCU会做什么?是否受CPU时间限制?您是否要进行一些“特殊处理”,如浮点运算?这将确定所需的CPU内核和时钟速度。

  • 还是受电池寿命的限制?如果是这样的话; 您需要研究微控制器必须提供的待机模式,唤醒延迟,唤醒源,数字和模拟电压轨(例如,如果直接由电池供电),等等。此外,请注意所有I / O在系统中也是如此。您可以拥有一个出色的微控制器,该微控制器在睡眠期间消耗50nA的电流-但是,例如LDO或EEPROM消耗的静态电流为10uA的微不足道。

  • 您可以/需要使用什么包装?多少针和什么技术?您有多少空间,可以组装什么?

  • 您要为此编写多少代码?您知道需要多少RAM / FLASH吗?在devboard上有一些动手经验可以帮助实现这一目标。

  • 您需要在系统设计中使用哪些接口,以及如何使用它们?基本起点:

1)速度限制(例如,我需要以3MBaud运行的USART)

2)端口数限制(例如,我需要5个USART)

3)吞吐量限制(例如,我需要DMA来往/从USART传输2Mbps的数据)

4)观察系统中可能发生的任何“事件”以及必须满足的延迟时间。例如,您可以轮询设备的警报引脚,还是需要外部中断引脚?

无论您是设计“自下而上”还是“自上而下”,这都是一个棘手的问题。如果您是“自上而下”设计的,那么您可能会发现系统设计中没有带有16个USART的微控制器。

OTOH如果您是“自下而上”设计的,则可能会选择一个您熟悉并熟悉的微控制器,但会发现它没有合适的I / O量,并且需要“胶合芯片”才能工作。

如果有什么; 使自己熟悉供应商的报价。当您将所有愿望打入参数搜索并获得0个结果时,很高兴知道约束在哪里。

  • 还有其他特殊限制吗?如上所述; 一些微控制器具有非常特定的外围设备,用于电源管理(高分辨率PWM模块)或安全性(冗余,确定性看门狗和复位周期等)。

确定设计中的瓶颈并尝试解决它们总是一个好主意。开发板可能是良好的“动手”经验,可以根据CPU时间,内存要求以及微控制器可能具有的“怪癖”来测试您的代码。

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