基于MSP430单片机的低功耗RTU设计.pdf
《基于MSP430单片机的低功耗RTU设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MSP430单片机的低功耗RTU设计.pdf(3页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 第 l 期 2 0 0 9年3 月 水 利 水 文 自 动 化 Au t o ma t i o n i n Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o l o g y N0 1 M a r , 2 0 0 9 基于MS P 4 3 0 单片机的低功耗R T U设计 朱会丰- ,孙京忠z ,丁强z ,符伟杰z ( 1 河海大学计算机及信息工程学院,江苏南京2 1 0 0 9 8 : 2 水利部南京水利水文自动化研究所,江苏南京2 1 0 0 1 2 ) 摘要:以低功耗单片机M s P 4 3 0 为M C u ,设计一种应用于微灌智能测控系统的低功耗R T
2、 u ,可完成水情、墒情信息 的采集和灌溉设备的控制。在分析M s P 4 3 0 单片机特点的基础上,从工作方式、硬件和通信方式等方面详细介绍了 R T u 的具体设计。该R T u 具有低功耗,高可靠性,具有一定的通用性,在现实中具有极高的实用价值。 关键词:R T U ;M S P 4 3 0 ;低功耗;墒情信息采集 中图分类号:T P 3 6 8 1 文献标识码:B 文章编号:1 6 7 2 3 2 7 9 ( 2 0 0 9 ) 0 1 0 0 3 1 0 3 0 前言 在水情信息采集系统中,远程终端设备 ( R T U) 承担水情数据 的采集 、存贮和 数据传输 控制等任务 。 随
3、着时代的发展,需求的水情信息种类不断增多,精 度 不断提高 ,对R T U也提 出更高的要求 :希望R T U的 MT B F( 平均故障问隔时间)不小于 2 5 0 0 0 h ;可应 用多个通信接 口,以便灵活选择通信信道和备用信 道 ;应有丰 富的传 感器接 口资源 。由于R T U要在野外 市电供应不便的地方工作,只能用蓄电池供电,因此 功耗要尽可 能低 【 l 1 。这 些都要求R T U具有低功耗和智 能化 的特点 。 微灌智能控制系统采用测控R T U 来实现土壤墒情 信息的采集, 控制田间电磁阀的动作, R T U与中心站的 墒情信息和控制命令的传输都需要通过无线通信方式 传输
4、。 R T U的设计根据功能需求选择芯片。目前R T U 采用的MC U有 5 1单片机和MS P 4 3 0 单片机等, 嵌入式 R T U的设计 也正在逐 步展开。 1 6位的MS P 4 3 0 单片机 较 5 1 单片机而言, 具有更强的功能; 较嵌入式MC U而 言, 要弱一些。 但是经过悉心设计软硬件后, MS P 4 3 0 可 以 做到功耗更低, 更适合应用于微灌智能控制系统。 本 文采用T I 公司MS P 4 3 0 单片机进行R T U的设计。 1 M S P 4 3 0 单片机简介 MS P 4 3 0 系列单片机是T I 公司推出的一个超低功 耗的单片机,特别适合于电
5、池应用的场合。该单片机 主要具有如下特点: ( 1 ) 能够实现超低功耗 MS P 4 3 0 单片机的电源 电压为 1 83 6 V, 在 1 MH z 的条件下运行时, 芯片的电流只在 2 0 0 4 0 0 A 间, 功耗很低。 ( 2 ) 独特的系统时钟设计 MS P 4 3 0 系列单片机有 2个不同的时钟系统: 基 本 时钟系统、 锁相 环 ( F L L 和 F L L + ) 时钟系统 或DC O 数字振荡器时钟系统。由系统产生C P U和各功能模块 所需的时钟。 并且这些时钟可以在指令的控制下, 打 开或关闭, 从而实现对总体功耗的控制。 由于系统运 行时打开的功能模块不同,
6、 即采用不同的工作模式, 芯片的功耗有着显著的不同。 在系统中有 1种活动模 式 ( AM) 和 5种低 功耗模 式 ( L P MO L P M4 ) 。 在等 待模式下, 耗电量为 O 7 u A; 在节电方式下, 最低可 达 0 1 A。 ( 3 1 集成了丰富的片内外设 集成了看门狗 ( WDT)、模拟 比较器A、定时 收稿 日期:2 0 0 8 - 1 2 2 6 基金项 目:国家科技 支撑计划子课 题 ( 2 0 0 7 B A D3 8 B0 5 - 0 4 ) 作者简介:朱会丰 ( 1 9 8 4 - ),男,湖北天门人,硕士研究生,研究方向为嵌入式系统。 3 2 水 利 水
7、文 自 动 化 器A ( T i me r _ A)、定时器B ( T i me r _ B)、串 口0 、 1( us A R T O 、1 )、硬件乘法器、液晶驱动器、1 0位 1 2位A DC、1 2 C 总线 直接数据存取 ( DMA)、端 口 P 0 、端 口P 1 P 6 、基本定时器等一些外围模块的不 同组合。这些片内外设可以极大节省外围电路,为系 统的单片解决方案提供 了极大 的方便 。 ( 4 ) 开发工具简单 由于 引进 了F l a s h 型程序存储 器和J T A G技术 ,不 仅使得 开发工具变得简单 ,而且价格也相对低廉 ,还 可以实现在线编程。 除此之外,MS
8、P 4 3 0 单片机还有中断源多、指令 简捷等方面的优点 【 2 】 。 2 R T U 设计 2 1 工作方式设计 微灌删一般采用定点工作的模式,工作时间不 会太长,所 以绝大部分时间处于非工作状态。这种 情况下MS P 4 3 0 单片机处于休眠状态,而R T U的其他 外 围部件如通信 模块,均在关 闭状态 。由于 时钟 芯片 P C F 8 5 6 3 可 以定时每秒 以中断的方式唤醒MC U,以 极少的指令判断时间是否为定时时间,如果不是 , MC U继 续休眠 ,这 是一 个极其 短暂 的过程 ,不论 是 工作 时间 ,还是功耗 ,几乎都可 以忽 略不计 。如果是 定时时间,再判
9、断是开机 时间还是 固态存贮 时间,如 果是开机时间则向中心站发送命令进行交互;如果是 固态存贮时间,则进行固态存贮之后,再次关机。基 于MS P 4 3 0 的R T U工作方式如图 1 所示。 2 2 硬件设计 采用MS P 4 3 0 F 2 4 7 为核心芯片设计R T U,该R T U 设计任务是采集传感器输出的数字量、模拟量及开关 信 号量 , 以Z i g B e e 短距离无线通信 的方式将 采集的信 息发送给中心站,中心站做出判断后,中心站再给 R T U 发送命令,控制I U对电磁阀或其他设备进行开 关控制 。其硬件框图如 图 2所示 。 R T U的硬件设计一方面注重能够
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MSP430 单片机 功耗 RTU 设计
限制150内