MSP430低功耗原理及其在海溫測量中的應用解讀

MSP430F4794芯片內(nèi)部有低溫漂18 ppm，1.2 V的基準電壓，利用其給測溫電橋和SD16_A同時提供電壓基準，以形成比值測量系統(tǒng)，能夠有效消除測量系統(tǒng)中的漂移誤差。系統(tǒng)方案原理圖如圖3所示。

2.2 系統(tǒng)的低功耗設(shè)計

2.2.1 硬件的低功耗設(shè)計

系統(tǒng)選用了低功耗的處理器MSP430F4794。MSP430F4794為MSP430的4系列單片機，工作電壓為1.8～3.6 V;當工作電壓為2.2 V，頻率為1 MHz時，活動模式下電流為280μA，待機模式下電流為1.1μA;從待機到喚醒的時間不超過6μs。

采用32768 Hz和4 MHz的晶振作為時鐘輸入，當系統(tǒng)處于溫度采集或通信狀態(tài)時采用高頻時鐘來獲取較高的處理速度，當系統(tǒng)處于待機狀態(tài)時采用低頻時鐘來降低系統(tǒng)功耗。這樣就較好的解決了電池供電的小電流應用系統(tǒng)中工作頻率和功耗之間的矛盾。

選擇低的供電電壓和低功耗的外圍器件來降低功耗。系統(tǒng)采用CR2032電池供電;使用超低功耗的LDO芯片AS1360進行電源管理;選用低功耗的段式液晶顯示器LCD048。

2.2.2 軟件的低功耗設(shè)計

在程序設(shè)計上充分利用MSP430提供的多種低功耗工作模式。在進行溫度采集時，系統(tǒng)由活動模式轉(zhuǎn)換為LPM0工作模式，CPU處于休眠狀態(tài)，讓A/D轉(zhuǎn)換器獨立工作。在不進行溫度采集時，系統(tǒng)處于待機模式，進入LPM3工作模式。當需要工作時，發(fā)生中斷喚醒CPU，處理完后再進入低功耗模式。這樣，系統(tǒng)通常運行在LPM3工作模式下，該模式又被稱為休眠模式，它是在保持實時時鐘活動情況下功耗最低的一種工作模式。通過各種模式之間的靈活轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了降低系統(tǒng)功耗的目的。系統(tǒng)進行一次溫度采集時程序的運行狀態(tài)與對應工作模式的轉(zhuǎn)換如圖4所示。

3 結(jié)語

隨著便攜式、低功耗智能儀器儀表的迅速發(fā)展，需要有低功耗、高集成度、模擬特性好、處理能力強的微處理器，MSP430系列單片機滿足了這樣的需求。采用MSP430F4794作為微處理器設(shè)計的海水溫度采集系統(tǒng)能夠適應空間受限、電池供電的海溫測量工作環(huán)境。測溫系統(tǒng)經(jīng)過修改，可以獲取海水的鹽度、波浪等其他海洋水文參數(shù)，具有推廣應用意義。