TI FRAM微控制器为WSN带来福音

电子技术应用网记者 陈颖莹

德州仪器（TI）的MSP430是业界知名的超低功耗微控制器，它不断地添加新的家族成员，以满足新的应用需求。无线传感器网络（WSN）绝对是近几年最热门的应用之一。要让我们的世界变得更加智能，就需要更多的传感器以及通过传感器实时采集更多的数据并进行远程更新。但是，不仅现有的单片机技术很难满足这些应用，传感器供电问题和Flash擦写次数更是两大亟待解决的难题。TI新型MSP430FR57xx FRAM系列是目前解决以上问题的最佳方案。5月4日，TI MSP430中国区业务拓展经理刁勇先生带着业界首款超低功耗铁电随机存取存储器（FRAM）MCU与记者见面，分享了该新系列的独特性能。

高速·节能·灵活

与基于Flash和EEPROM的MCU相比，该基于FRAM的MSP430FR57xx系列可确保100倍以上的数据写入速度和250倍的功耗降幅。当从FRAM中执行代码时，可将目前业界最佳功耗水平降低50%以上，平均有效功率为100 μA/MHz(主动模式)和3 μA/MHz(实时时钟模式)。FRAM的擦写次数可以超过100万亿次，对很多应用而言，这样的擦写次数几乎是不受限制的。FRAM是非易失性存储器，在所有电源模式中均可提供数据保存能力。有了FRAM，就不必再采用单独的EEPROM和依赖电池供电的SRAM，可利用软件轻松完成数据内存与程序内存的分区，通过一个16 KB通用型FRAM实现应用的灵活性。

此外，MSP430FR57xx FRAM微控制器的其他一些性能也使其特别适用于WSN等相关领域：实现了可靠的远程软件升级，特别是可以实现空中升级；众多由TI提供的兼容型射频(RF)工具可简化系统开发工作；可实现无电池的智能型RF连接解决方案。

满足传感器记录和远程更新

由上述特点可知，新型MSP430FR57xx FRAM系列可以解决传感器网络的几大挑战。刁勇先生一一向记者进行了介绍和举例。

（1）传感器供电。功耗对传感器的安放地点有所限制，而在WSN的应用中，往往需要把传感器部署在桥梁等没有交流电的场合，为了让传感器有足够能量去采集数据，一种解决方案是用电池，可是电池都存在寿命的问题。而FRAM的能量收集技术以及超低功耗的特性最大限度地延长了电池的使用寿命，使用户能在更多的地点安放更多的传感器。

（2）实时采样。目前单片机的存储主要以Flash技术为主，而Flash擦写次数的量级大概几万或几十万，如果要实时采集数据，把这些数据存入Flash中，等到一定周期再传输出去，Flash的寿命就面临很大的考验。刁勇解释到，TI做了一个计算，如果做连续的采样，且采样频率比较高，Flash要每秒采样20个数据，然后不断更新数据，在这种条件下，现有Flash的使用寿命一般在10 min以内。因此如果要实现连续大量数据采样，擦写次数超过100万亿次的FRAM是一个很好的选择。

（3）无线远程更新。为了更有说服力，刁勇向记者展示了一种电子纸，用来显示商品条形码和价格。该电子纸一侧是基于FRAM的控制器和无线模块，另一侧是存储着更新数据的模块，通过无线发射更新价格信息，如果数据不断更新，用不了多久，Flash寿命就会耗光。而FRAM的擦写次数为100万亿次，所以可以长久使用。用这种电子纸作为价格标签已经在美国的超市中普遍使用了。价格标签组成了一个传感器网络，它的价格信息变化是通过无线网络实时更新。MSP430FR57xx就特别适用于类似的应用。

FRAM将拓展到其他MCU

MSP430FR57xx目前最高只有16 KB的FRAM，但是足以满足WSN的一些应用，未来根据不同需求，会有采用更大的FRAM的MPS430系列。此外，由于看到了FRAM如此多的优势，TI也已经考虑将FRAM应用在其他的MCU中，如TMS320-C2000系列。

刁勇还透露，FRAM虽然是Ramtron公司的产品，但它是由TI的工厂代工的，两家公司有很好的合作，TI也十分了解FRAM，对FRAM性能的完善功不可没。TI其实为MSP430FR57xx这款产品已经准备了近4年的时间，克服了很多困难，例如制程问题，FR57xx MCU是基于TI先进的低功耗、130 nm嵌入式FRAM工艺。但FRAM还是有一个不可回避的缺陷：在波峰焊时，如果温度高于260℃，FRAM中的数据就不可靠了，所以生产时需特别注意。

MSP430FR57xx系列突破了现有的存储器功耗及可写入次数限制，从而宣告可靠数据录入和射频通信能力进入了一个新时代。