MSP430 vs PIC XLP

超低功耗（ 超低功耗（eXtreme Low Power） ） PIC®单片机驳TI“白皮书”SLAY015 白皮书” （简要版本） 简要版本）TI的白皮书包含了哪些内容？ 的白皮书包含了哪些内容？ 的白皮书包含了哪些内容杜撰还是事实……详细阐述了TI关于 详细阐述了 关于MSP430与PIC24 XLP 关于 与 之间差别的观点回顾了MSP430低功耗产品发展历程 声称其CPU和外设具有超低功耗DNA 主要关注MSP430F2xxx针对XLP提出了 个基本论点 提出了8个基本论点 针对 提出了所有MSP430器件具有一致的低功耗性能 质疑1.8V规范 MSP430是全球功耗最低的MCU 对LPM4（休眠）与深度休眠进行了比较 声称深度休眠模式是“危险的”模式 MSP430在电池工作寿命个案研究中获胜 MSP430比XLP具有更快的唤醒速度 MSP430的执行速度要比XLP快2倍/lit/wp/slay015/slay015.pdfPIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power2需要了解的事情…… 需要了解的事情XLP推广活动第一阶段取得成功 推广活动第一阶段取得成功…… 推广活动第一阶段取得成功 XLP迫使 采取防守 迫使TI采取防守 迫使 采取防守…… “白皮书”并不准确！ 白皮书”并不准确！ 准确 XLP产品极具竞争力 产品极具竞争力 我们的产品具有 全球最低的休眠电流” 具有“ 我们的产品具有“全球最低的休眠电流” XLP产品的电池寿命无可比拟 产品的电池寿命无可比拟 更多XLP产品即将推出！ 产品即将推出！ 更多 产品即将推出PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power3MSP430系列具有始终如一的性能 系列具有始终如一的性能杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #1： 论点 ：PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power4系列之间的电流消耗相近数据手册值运行模式 8MHz，采用 8MHz， INTOSC/DCO“省电式” 省电式” （mA） mA）TI论点 #1： 论点 ：TI器件（3.0V时的典型值， 时的典型值 3.0V时的典型值， 来自数据手册） 来自数据手册） MSP430F2001 MSP430F2252闪存 与引脚1-2KB 14引脚 14引脚 8-32KB 40引脚 40引脚 92-120KB 9264-80引脚 64-80引脚 192-256KB 19280-100引脚 80-100引脚LPM5（关闭） 关闭） （nA） nA） n/a n/aLPM3 + WDT 存储） （存储）（nA） nA） 100 100LPM4LPM3 + RTC（nA） nA）简单定时器） （简单定时器） （nA） nA）500 600900 9002.0 2.8MSP430F2619n/a20060011004.3MSP430F553x1001690180026001.1LPM4电流变化量为1700% LPM4 WDT电流变化量为360% WDTPIC®单片机 nanoWatt XLP = eXtreme Low PowerRTC电流变化量为290% RTC运行电流变化量为390%5Microchip通过展示 通过展示XLP 的1.8V数据 通过展示 数据 而非3.0V数据进行“误导” 数据进行 而非 数据进行“误导”杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #2： 论点 ：现实中不存在3V电池电源。

锂离子钮扣电池和2节碱性电池 都会相对快速地降至低于3.0V的标称电压。

在其电池寿命期 间，它们会分别降至2.5V和1.8V。

设计人员必须在他们的应 用中考虑这一点，以最大程度延长电池寿命。

PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power6碱性AAA电池规范 电池规范 碱性对于在室温（ 对于在室温（20-25ºC）下工作的典型碱性电池应用： ）下工作的典型碱性电池应用：MCU需要在低于3V（2 x 1.5V）的电压下工作 最大程度地延长电池寿命意味着需要能够在低至1.8V（2 x 0.9V）的电压下工作 需要在最大电池寿命 = 1.8 – 3.0V这一工作范围内安全工作来源：/PDFs/E92.pdfPIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power7Microchip通过展示 通过展示XLP 的1.8V数据 通过展示 数据 而非3.0V数据进行“误导” 数据进行“ 而非 数据进行 误导”杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #2： 论点 ：电池寿命， 对于超长电池寿命，实际的 MCU使用的情形是 使用的情形是…… 使用的情形是碱性电池（2节）工作后，从3.0V降至1.8V锂离子电池工作后，从3.0V降至2.5VPIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power8全球功耗最低的MCU 全球功耗最低的TI论点 #3 论点PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power9MSP430与PIC24F的在 时的对比 与 的在3V时的对比 的在数据手册值与（基准测试值） 数据手册值与（基准测试值）休眠 + BOR + WDT （nA）476 （464） 464） 856 （791） 791） 500 600 （427） 427） 600MCU 系列深度休眠模式 深度休眠模式 休眠模式休眠 + 休眠 + 闪存 休眠 BOR WDT 与引脚 （nA） （nA） （nA）28 14-28引脚 （40） 14-28引脚 40） 36 （55） 55） 440 （450） 450） 780 （805） 805） n/a n/a n/a休眠 + BOR + RTCC （nA）676 （670） 670） 724 （848） 848） 900 900 （1500） 1500） 1100运行模式 8MHz，采用 INTOSC/DCO“省电式” 省电式” （mA） mA）PIC24F16KA102 4-16KB PIC24F16KA102 4-16KB MSP430F2001休眠模式2.4 （2.4） 2.4） 2.4 （2.4） 2.4） 2.0 2.8 （2.3） 2.3） 4.384 160 14-28引脚 （120） （150） 14-28引脚 120） 150） 1-2KB 14引脚 14引脚 16KB 38引脚 38引脚 64-80引脚 64-80引脚 n/a n/a n/a 100 100 （120） 120） 200MSP430F2252休眠模式 休眠模式92MSP430F2619 92-120KB* 所有数据手册数值均为来自数据手册的典型值，根据TI白皮书方法乘以0.8而调整为3.0V时的值。

* 基准测试数值包含在圆括号中（基准测试值），在XLP销售的演示（如果提供的话）上测量得到。

* WDT和/或RTC数值中包含了基本休眠电流。

PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power103.0V、25ºC时的功耗比较 、 时的功耗比较采用BOR时的最低电流： 时的最低电流： 采用PIC24F16KA102：36nA MSP430F2619：200nA，F2013：100nA采用BOR+WDT时的最低电流： 时的最低电流： 采用PIC24F16KA102：476nA MSP430F2619/F2013：600nA采用BOR+32KHz时的最低电流： 时的最低电流： 采用PIC24F16KA102：0.8 A MSP430F2619：1.1 A，MSP430F2013：0.9 A1MHz运行模式时的最低电流： 运行模式时的最低电流： 运行模式时的最低电流PIC24F16KA102：292 A/MHz MSP430F2619：515 A/MHz，MSP430F2013：300 A/MHz16MHz运行模式时的最低电流： 运行模式时的最低电流： 运行模式时的最低电流PIC24F16KA102：3.0V x 4.4mA = 13.2mW 32MHz运行模式：PIC24F16KA102：3.0V x 8.8mA = 26.4mW MSP430F2619：3.3V* x 9.25mA = 30.5mW（* 以16MHz运行时，要求电压≥3.3V） 运行时， 运行时 要求电压≥ MSP430F2013：3.3V* x 4.4mA = 14.5mW （* 以16MHz运行时，要求电压≥3.3V） 运行时， 运行时 要求电压≥PIC®单片机 nanoWatt XLP = eXtreme Low Power 11MSP430 LPM4在存储模式下击败 在存储模式下击败XLP 在存储模式下击败杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #4： 论点 ：PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power12MSP430 LPM4在存储模式下击败 在存储模式下击败XLP 在存储模式下击败杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #4： 论点 ：存储模式与休眠模式的比较 —— 完整图示nATI选择不显示处于休眠模 式时的RTC数据MSP430的数据高出13%休眠模式1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0LPM4 100 nA +WDT 600 nA +RTC 900 nA高13%+WDT +RTCC深度休眠模式+RTCC的深度休眠的数据TI选择不显示带唤醒功能MSP430的数据最高可高 出33%高33%850 nA 800 nA +WDT 476 nA 676 nA高26%处于深度休眠模式的 PIC24F16KA是功耗最低 的选择即使在3V时采用BOR MSP430的数据高出178%高178%+BOR 160 +RAM nA 80 nA+BOR 28 36 nA nAMSP430F2252PIC24F16KA102PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power13深度休眠是“危险的”、没用的模式 深度休眠是“危险的” 休眠是杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #5： 论点 ：PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power14深度休眠唤醒选项实际上， 实际上，深度休眠支持BOR（确保安全性） 自唤醒深度休眠唤醒源深度休眠欠压 深度休眠看门狗 实时时钟/日历 深度休眠POR 外部中断 主复位来源：PIC24F16KA102数据手册PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power15TI有它自己的深度休眠方式 有它自己的深度休眠方式LPM5是“危险的”，因为它没有自唤醒功能，也没有BOR功能 危险的” 因为它没有自唤醒功能，也没有 功能仅有的唤醒源为RESET或INT来源：MSP430x5xx Users Guide slau208d其功耗比深度休眠高 并且……其功耗比深度休眠高5倍！PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power16在电池寿命方面， 击败了PIC24F 在电池寿命方面，MSP430击败了 击败了杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #6： 论点 ：对于MSP430，TI使用了典型值数据 ， 使用了典型值数据 使用了典型值 对于 对于PIC24，TI使用了最大值数据 使用了最大值 对于 ， 使用了最大值数据 未使用深度休眠数据PIC®单片机 nanoWatt XLP = eXtreme Low Power 17应用示例论点杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？PIC24模式： 模式 PIC24模式： 3.0V、25ºC时的数据手册典型值 3.0V、25º 深度休眠（BOR+WDT）：99% 深度休眠（BOR+WDT）：99% 1MHz工作模式：1% 1MHz工作模式：1%Profile Time (%) Time in Sleep (%) 99% Time in Active (%) 1% Part Ave. Current uA MSP430F2001 (WDT) 3.594 MSP430F2619 (WDT) 5.744 PIC24F16KA102 (WDT) 3.391Capacity (mAh) 200 Years 6.4 4.0 6.7MSP430模式： 模式 MSP430模式： 3.0V、25ºC时的数据手册典型值 3.0V、25º LPM3（BOR+WDT）：99% LPM3（ BOR+WDT）：99% 1MHz工作模式：1% 1MHz工作模式：1%Battery Life 1% Active (1MHz)PIC24F16KA102 (WDT)PIC的电池工作寿命长4个月！ PIC的电池工作寿命长 个月！ 的电池工作寿命长4个月 个月！ 的电池工作寿命长 个月！PIC24F16KA102 (WDT) MSP430F2619 (WDT) MSP430F2001 (WDT)MSP430F2619 (WDT)MSP430F2001 (WDT) 0 1 2 3 4 5 6 7 Years 8PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power18应用示例观点杜撰还是事实?PIC24模式: 模式 PIC24模式: 3.0V、25ºC时的数据手册典型值 3.0V、25º 深度休眠模式（BOR+WDT）：99.9% 深度休眠模式（BOR+WDT）：99.9% 1MHz工作模式：0.1% 1MHz工作模式：0.1%Profile Time (%) Time in Sleep (%) 99.9% Time in Active (%) 0.1% Part Ave. Current uA MSP430F2001 (WDT) 0.899 MSP430F2619 (WDT) 1.114 PIC24F16KA102 (WDT) 0.768Capacity (mAh) 200 Years 25.4 20.5 29.7MSP430模式： 模式 MSP430模式： 3.0V、25ºC时的数据手册典型值 3.0V、25º LPM3（BOR+WDT）：99.9% LPM3（ BOR+WDT）：99.9% 1MHz工作模式：0.1% 1MHz工作模式：0.1%Battery Life 0.1% Active (1MHz)PIC24F16KA102 (WDT)PIC的电池寿命约长5年！ PIC的电池寿命约长 年！ 的电池寿命约长5年 的电池寿命约长PIC24F16KA102 (WDT) MSP430F2619 (WDT) MSP430F2001 (WDT)MSP430F2619 (WDT)MSP430F2001 (WDT)051015202530 Years35PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power19MSP430F2xxx规范 规范运行时， 要求电压≥ 以16MHz运行时，MSP430F2xxx要求电压≥3.3V 运行时 要求电压并不是很省电3.0V时，MSP430F2xxx的最大速度 = 12MHz 时 的最大速度PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power20更快的唤醒速度和快速的运行速度 意味着更低的功耗！ 意味着更低的功耗！杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #7： 论点 ：PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power21更快的唤醒速度和快速的运行速度 意味着更低的功耗！ 意味着更低的功耗！杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #7： 论点 ：部分真实： 部分真实：使用它们的DCO技术，它们的唤醒速度确实较快……但是……MSP430在运行时的功耗更高，并且…… 在运行时的功耗更高，并且 在运行时的功耗更高它们未使用我们速度最快的8MHz唤醒模式 它们未使用我们32MHz的最高速度 它们无法在3.0V时以16MHz运行MSP430F2xx 无法在不利于要求高性能的电池应用PIC24F16KA102可以在3.0V时以32MHz运行时以16MHz运行时会消耗多少电能？ 运行时会消耗多少电能？ 在3.3V时以 时以 运行时会消耗多少电能请记住，客户关心的是电池寿命……PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power22运行10K个CPU周期 个 运行 周期 消耗的功耗将它应用于使用钮扣电 池的3.0V应用： FDCO（最大值） = 12MHz MSP430消耗的电能是 PIC24F的187%！电源 电流 （Idd） ）6.25mA 4.4mA 1.1mAMSP430F2619（在3.0V时） MSP430F2619（ 3.0V时 工作时间：12MHz时为 时为833uS 工作时间：12MHz时为833uS 电能 = 15.6 J12MHz （在3.0V时） 3.0V时 4MHz（在3.0V时） 4MHz（ 3.0V时 时间16MHz （在3.0V时） 3.0V时PIC24F16KA102（在3.0V时） PIC24F16KA102（ 3.0V时 工作时间：4MHz时为 时为1080uS 工作时间：4MHz时为1080uS 工作时间：16MHz时为 时为360uS 工作时间：16MHz时为360uS 电能 = 8.4 J23PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low PowerMSP430的速度比 的速度比PIC快2倍 的速度比 快 倍杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #8： 论点 ：PIC®单片机nanoWatt XLP = eXtreme Low Power24MSP430的速度比 的速度比PIC快2倍 的速度比 快 倍杜撰还是事实？ 杜撰还是事实？TI论点 #8： 论点 ：指令集效率PIC 与 MSP430指令集效率的比较 指令集效率的比较（MIPS是否真的是百万条指令每秒？）100%®与MSP430相比，PIC24哈佛架构与指令 相比， 哈佛架构与指令 相比 集架构支持更快的指令执行速度在工作模式下，通过缩短指令执行时 间，PIC24消耗的功耗更低 PIC24可以在较低频率下运行，节省功耗MSP430 CPU没有乘法器，所以需要更 长的时间执行数学运算90%80%单周期指令数占总指令数的百分比70%60%50%40%30%20%10%0%PIC16F1注： 图表给出了单周期指令在每种架构的指令集中的百分比。