低軾耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB接口設(shè)計

摘要：介紹低功非法收入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB通信接口設(shè)計方法。該設(shè)計以超低功耗單片機MSP430F13X為主控制芯片，為主控制芯片，連接Cygnal公司的UART轉(zhuǎn)USB芯片CP2101，實現(xiàn)低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB接口設(shè)計。在IAR Embedded Workbench集成開發(fā)環(huán)境和VC++環(huán)境中，編輯單片機與主機的通信協(xié)議。該設(shè)計具有超低功耗、高集成度和設(shè)計簡便等優(yōu)點，適于便攜式電子設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用。

    關(guān)鍵詞：超低功耗 MSP430 數(shù)據(jù)采集 USB接口設(shè)計

引言

實現(xiàn)系統(tǒng)運行的最小功耗是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的普通取向，也是綠色電子的基本要求。采有最小功耗設(shè)計方法既能減少電子設(shè)備的使用功耗，又能減少備用狀態(tài)下的功率消耗。在節(jié)省能源的同時還有利于減少電磁污染，有利于電子系統(tǒng)向便攜式方向發(fā)展，有助于提高系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對數(shù)據(jù)采集的要求日益提高。在許多場合要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向便攜化方向發(fā)展，要求系統(tǒng)具有體積小、功耗低、傳輸速率快、使用方便靈活等特點。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，如何節(jié)省電能以使系統(tǒng)工作時間更長，如何通信才能使系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度更快，已經(jīng)成為系統(tǒng)開發(fā)過程中必須加以考慮的主要內(nèi)容。

微控制器MSP430的超低功耗技術(shù)在眾多單片機中獨樹一幟，同時它具有集成高度等特點，因此，選用該控制器作為系統(tǒng)的主控制器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和Flash存儲等功能。此外，USB端口與以往的普通端口（串口與并口）相比具有傳輸速度快、功耗低、支持即插即用、維護(hù)方便等優(yōu)點；因此在通信設(shè)計時，結(jié)合UART轉(zhuǎn)USB芯片CP2101以實現(xiàn)USB接口通信。上述設(shè)計既利用了MSP430的超低功耗特性，又利用了CP2101設(shè)計USB接口的簡便性，設(shè)計得到的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實現(xiàn)便攜化、低功耗、使用方便等目標(biāo)。

1 MSP430數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB接口設(shè)計

1．1 采信系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的采集、Flash存儲及USB通信等功能。單片機系統(tǒng)主要完成信息采集、A/D轉(zhuǎn)換、對信號進(jìn)行放大濾波處理、數(shù)據(jù)通信、Flash存儲等；實時時鐘記錄采集數(shù)據(jù)的時間；CP2101實現(xiàn)USB接口，并把單片機采集到的信號傳給微機；微機完成數(shù)據(jù)接收、存入數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、計算、顯示等功能。

1．2 超低功耗MSP430微控制器

MSP430是TI公司近幾年推出的16位系列單片機。它采用最新的低功耗技術(shù)，工作在1.8～3.6V電壓下，有正常工作模式（AM）和4種低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4）；在電流電壓為3V時，各種模式的工作電流分別為AM：340μA、LPM1：70μA、LPM2：17μA、LPM3：2μA、LPM4：0.1μA，而且可以方便地在各種工作模式之間切換。它的趕低功耗性在實際應(yīng)用中，尤其是電池供電的便攜式設(shè)備中表現(xiàn)尤為突出。在系統(tǒng)初始化后進(jìn)入待機模式，當(dāng)有允許的中斷請求時，CPU將在6μ的時間內(nèi)被喚

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