MSP430系统应用结构设计与选型

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:419

　1 msp430简介

　　msp430是ti公司推出的16位单片机系列产品，在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势。其工作电压为1.8～3.6 v，正常工作时功耗可控制在200μa左右，低功耗模式可实现2μa甚至o.1μa的低功耗。msp430系列单片机作为性能优异的mcu在中国已经得到了广泛的应用。msp430具有高集成度，通常在单个芯片上集成了12位的a/d转换器、比较器、多个定时器，以及片内usart、看门狗、片内dco等。一般单片就可满足大多数的应用需要。

　　msp430单片机的程序存储器是flash存储器，并且支持jtag在线编程，可以方便地实现程序的下载、仿真、调试和升级。

　　目前整合性最好的msp430f44x系列，具有60 kb程序存储(可记录数据)，2 kb片内ram，6个i/o端口(p1和p2具有中断能力)，160段液晶驱动，2个串行端口，4个定时器(其中tb带有7个捕获/比较器，包括看门狗)，模拟比较器，硬件乘法器，8路12位a/d转换器，频率调整电路fll+以及系统复位svs模块等。而基本型的 msp430f1101 和msp430c1101只有1 kb程序存储、128字节片内ram、模拟比较器和2个定时器等。

　　msp430f44x与msp430f11x在硬件结构上、在系统整合上存在较大差异;msp430f41x与msp430f11x的差异不是很大。但这3系列芯片的价格由几元到数十元不等，那么如何选择系统芯片呢?以3种芯片为例，其系统功能框图分别如图1、图2、图3所示。

　　2 常用的msp430应用系统的设计方案

　　在图4所示系统中，有模拟输入、脉冲采集、日历时钟、液晶显示、键盘操作和外围设备控制等。可采用以下几种方案进行msp430的选型。

　　(1)选用msp430f44x系列

　　这个方案设计最简单，因为目前msp430f44x系列芯片是集成度最高的。该系列任何一款芯片都能胜任(一般程序字节不会大于32 kb)。

　　(2)选用msp430f41x系列

　　如果程序在8 kb范围以内，那么这是一种较好的方案。msp430f41x系列虽然不能直接进行a/d转换，但整个系统价格适中。

　　(3)选用msp430f11xx系列

　　该系列芯片不能直接驱动液晶，且程序量较小，也没有直接的a/d转换能力。与前两种方案相比，这是明显的不足，但其价格是最低的。

　　在这3种方案中，如果对生产成本要求不高，则第1种方案最好;如果要考虑批量的生产成本，则第3种方案最好，性价比最高。如果使用msp430f1121a，则批量报价不到9元，适合于大批量生产、成本敏感的产品，可得到最高的性价比。但第3种方案存在很多问题，有待解决。

　　3 高性价比的msp430应用系统解决方法

　　图4是较为经典的msp430应用系统框图。如果使用最经济的msp430系列器件msp430f11xx系列，则要解决5个问题：模/数转换问题、液晶显示问题、程序量小的问题、日历时钟的程序化问题及串行通信问题。

　　3.1模/数转换问题解决方案

　　msp430f11xx系列单片机片内有模拟比较器comparator_a和功能强大的定时器time_a，可以构成斜率(slope)a/d转换，实现从模拟到数字的转换。具体原理如图5所示(这里以电阻模拟量到数字量的转换为例)。

　　在图5中，rref、rmeas分别为标准的参考电阻和被测量的电阻，电容ca0起充放电作用。比较器的输出caout用于驱动定时器捕获的发生。msp430内部的模拟比较器能产生用于比较的模拟电压(关闭内部参考电压，使用外部参考电压o.25vcc、o.5vcc和二极管管压降)。比较器负端选择o.25vcc。