TI Deutschland社のHorst Diewald氏

　米Texas Instruments（TI）社は、低消費電力マイコン「MSP430」の新ファミリ「5xx」を開発中で、2007年後半にもサンプル出荷を始める計画だ。新ファミリは従来の低消費電力という特徴に加え、ワイヤレス通信の用途を視野に入れたマイコンとなる。まずはZigBee規格や微弱電波などを使った近距離ワイヤレス通信機能をサポートしていく考えだ。
　開発中の5xxは演算性能が25MIPS以上。従来の「2xxファミリ」の16MIPSに比べると、1.5倍の性能向上となる。内蔵するメモリー容量も増やしフラッシュメモリーは最大256Kバイト、RAMは16Kバイトとする予定だ。
　今回、大幅に性能を強化する理由について、ドイツTI Deutschland社のシステムアーキテクトで、MSP430のチーフアーキテクトでもあるHorst Diewald氏（写真）は、「ワイヤレス通信では物理層のチップの立ち上がりがマイコンに比べてはるかに遅い。そのため、バーストモードで処理しなければならず、CPUコアに高いパフォーマンスが要求される。また、ZigBee対応のプロトコルスタックはプログラム容量が大きく、フラッシュメモリーも256Kバイトが必要である」と説明する。
　TI社は2006年1月にワイヤレス通信用ICメーカーのChipcon社（ノルウェー）を買収し、傘下に収めた。旧Chipcon社はZigBee対応のRFトランシーバやSoC（system on chip）で高いシェアを持っていた。加えて微弱電波を使った通信用のチップにも強い。TI社は5xxとこれらのワイヤレス通信用チップを組み合わせたソリューションを提供していく。
　MSP430には2xxファミリや「1xxファミリ」、「4xx-ASSPファミリ」がある（図1）。これらの設計コンセプトは低消費電力化である。水道や電気などの各種事業向けメーター用マイコンをターゲットにしたこともあり、開発当初からリチウムイオン電池（当時は800mA/h）1個で、12年間の動作期間を達成してきた。この設計コンセプトは5xxファミリにも引き継がれている。

図1　MSP430のロードマップ

　超低消費電力のマイコンを実現するためのキーポイントとしてDiewald氏は、「（たとえ頻繁にモード切り替えが発生することになったとしても）必要なとき以外は、常にチップをスタンバイ状態にしておくという基本方針の遵守が最も重要」という（図2）。そのためには、ウェイクアップの立ち上げ時間を早くすることが必要で、MSP430ではクロックモジュールの設計を工夫した。

図2　超低消費電力のアクティビティプロファイル

　チップ内部には複数のデジタルコントロールオシレータ（DCO）が内蔵されている。DCOがアクティブおよび安定状態になるまでには1μsしかかからない。また、アクティブ状態となる回路を最小化することで電力ロスを抑えた。特にUARTなどのシリアル通信を行う場合、非同期の割り込み処理を行いアクティブの状態を最小限に抑えている。また、DMA（direct memory access）コントローラを使ってデータ転送を行うことでも、CPUを介して行う場合に比べてスイッチングの回数を減らすことができ、アクティブ状態を少なくできる。
　また、MSP430はA-DコンバータやD-Aコンバータ、コンパレータなど多くのアナログブロックを搭載している。消費電力の大きなアナログ系の回路に対しては、きめ細かなパワーマネジメントを行っているという。（馬本 隆綱）

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