基于MSP430的超低功耗工业传感器技术-中篇

这里刚才谈到了就说我们430

可以大概实践三方面的功能

这里就是一个简要的一个示意图

来介绍一下就说430单片机是

如何或者我退一下 就是单片机这一类产品

不仅包括我们430也包括

我们其他厂商所出品的单片机

它在实现传感节点 它大致会做

哪些的工作 大概具备哪些功能

首先这一块我刚才提到了

用到我们单片机上面的

例如AEC 例如放大器 运放

来做一些信号的调理功能 第二部分

就是我们的CPU 我们430是

一个我们自己内核的六位的CPU

现在市面上也有很多ARM CPU

但所有的CPU在

工业传感节点上 做一个处理数据存储

数据的这样一个功能 那第三部分

我们会有一些传输的通信的功能

刚才也有所介绍 那它这些传输的功能

也会用到我们单片机上面的

一些外设 例如我们的DAC 例如我们

放大器 我们430家里打的信息

它的强项是什么 就是我们的

可能我不知道大家有多少人之前

是用过430的 或者是有了解430

我们430的产品大概分成两类

我看到大家接触的不多 我大致的

介绍一下 我们430的产品是有什么样的

我们430最早期的产品是Flash

就是我们的存储

这也是市场上你所能

买到的 你所能见到的最多的一种

种类就是我的存储 存储器是Flash

我们在这之后近几年我们又推出

基于FRAM 也就是基于我们铁链

传输的单片机 没有存储的单片机

我们铁链的好处就是它更低功耗

并且更加的擦写次数更加的多

我们擦写次数更多 另外我们擦写时间可以更短

我们FRAM也是一个存储器

对于工业传感器的应用是非常

贴切适合的 这个怎么讲 大家都知道

我们的传感器有可能是每一秒

或者是每零点五秒都会去

读取一下我们

生产线上的状态 那我们就需要频繁

的擦写存储器 我们的FRAM就比较

适合这一类的应用这是我们认为

比较重要的一个特点 好 现在我们

进入第二部分 就是我们认为在工业

深化设计的过程中大家可能会

遇到哪些挑战 我们430是如何

帮助大家克服这些挑战去解决

这些问题的 首先第一个挑战

就是能量 怎么理解 大家都会觉得

很奇怪像工业自动化控制一般

都是靠交流电 或者是交流电整流下来的电

来供电的 按理说

是不需要低功耗的 但是我们看到的是

刚才我提到了4到20毫安的这个

电流管 它的标准就是我最大的一个

可以我传输线上所能负载的电流

是有限的 它并不是说我虽然是用

两根电线给供电就可以无限量的

蓄电 这也不是这也是不可能的

这也很好理解 大家可以想象一下

一个生产线一个工厂上面肯定是

有千千万万的节点 这千千万万个

节点都连接到我的两根供电线上

如果我不对每一个传输节点的

就是负载的能力加以限制的话

势必对我这两根取电线的负载

能力要求是无限大的 那在这个基础上

我们看到如果能把每一个节点

的功耗做到尽可能的低 也就

意味着你可以加载更多的节点

我们假定电线的负载能力是

一定的情况下 这个挑战也就是

我们430的强项 可能熟悉

430的朋友知道430最大的

卖点或者是最受大家推崇的一点

就是低功耗这个特点 我们430

从设计的初始就是以低功耗著称

所以我们低功耗的一个单片机

就非常适应这种传感器 因为它对

低功耗是有一定的要求的 第二个

我们第二个要面对的困难就是

工业设计是一个比较精密 而且对稳定性要求比较高的应用

那很多用户在设计工业设计的时候

觉得比较的复杂 比较的繁琐 并且

不知道该如何入手 我们是推出了

一系列的TI Design 可以帮助大家更快的

更方便的入手

那我后面会具体的介绍

第三块的内容是 我们430的单片机内部集成了

非常多的模拟的外设 例如运放

例如DAC/ADC 比较器 参考源这一系列的

模拟的外设都是能够有效地帮助

大家节省板上 的外部的一些模拟细节

第四块的话是我们430

提供一套完整的产品线 非常全的

产品线来给大家做一个选择

这里的话 大家到中午也比较饿了

字也比较多 我就不一一念了 我就简单的过一下

首先第一个之前已经提到了

我们的工业 设计上是需要信号调理的

我们的单片机内部 是有一些模拟外设

帮助你做信号的调理 第二块

例如是我们提供一个ADC

能够帮助你们做一些数模的转换

第三块的话是我们有一个高精度

的Sigma Delta的ADC 它主要

是做一些高精度的材料 典型的

应用是例如 压力传感器和我们的

一些高精度的传感器节点 然后

第四块是 我们不光有ADC 我们还有DAC

在一些需要DAC调制或者是 需要提供一些DAC参考源的应用

是非常有帮助的 然后再往下就是我们

还有参考源 比较细 然后高精度的

高精度的是高精度的计时器

定时器来做一些电机控制 最后的话

是我们的单片机集成了

LCD这样一个外设就是可以

做一些显示 当然 这也不一定所有的传感器节点

都需要显示 但我们是有一些

产品可以帮 如果你需要显示

我们是集成了段式的LCD外设

好 下面我进入第三部分 也就是今天

的最后一部分 我大概的把我们

目前TI已经做出来的TI主件

我们已经做出来的参考设计给大家

做一个简单的介绍 具体的内容

我不会讲 我只是介绍一下大概的

特例 然后下一轮 如果大家在实际的工作中有

类似的应用可以拿过来参考 这些所有的材料

在TI的官网上面都有 我这里是

做一个简单的介绍 首先我已经

刚才也大致简单的说过了 是我们

4到20毫安的电流环通信 本质上

这里看到 本质上它是一个模拟通信

然后它对功耗的要求是

每一个节点 最大能给3到3.5毫安

的一个电流给你用 不是无限大的

我之前提到430低功耗的特性 是很适合这个应用的

这个就是我简单的一个我们

做出来的4到20毫安的一个

参考设计的一个介绍 这个设计大家只要

记住一个特点就行了 这个比我们

这个设计适用的是单片机内部的

PWM调制 然后通过驱动单片机

内部的OPA来做 4到20毫安电流环的通讯

相对应的 还有另外一种实现方式 也供大家参考

第二种是如何实现的 它第二种这也是

一个单片机 但是第二种我做4到20毫安

的电流环是靠外部的

一个DAC的芯片 都是分立的

芯片来实现的 那两者之间是

有些许差别的 前者是本质上是靠PWM

PWM加上OPA

来模拟的功能 第二个设计我就

用一个实际的代表来做这样一个

4到20毫安的调试 两种方法都可以

大家根据自己的设计需要还有

自己的成本考虑来选择

这里刚才谈到了就说我们430

可以大概实践三方面的功能

这里就是一个简要的一个示意图

来介绍一下就说430单片机是

如何或者我退一下 就是单片机这一类产品

不仅包括我们430也包括

我们其他厂商所出品的单片机

它在实现传感节点 它大致会做

哪些的工作 大概具备哪些功能

首先这一块我刚才提到了

用到我们单片机上面的

例如AEC 例如放大器 运放

来做一些信号的调理功能 第二部分

就是我们的CPU 我们430是

一个我们自己内核的六位的CPU

现在市面上也有很多ARM CPU

但所有的CPU在

工业传感节点上 做一个处理数据存储

数据的这样一个功能 那第三部分

我们会有一些传输的通信的功能

刚才也有所介绍 那它这些传输的功能

也会用到我们单片机上面的

一些外设 例如我们的DAC 例如我们

放大器 我们430家里打的信息

它的强项是什么 就是我们的

可能我不知道大家有多少人之前

是用过430的 或者是有了解430

我们430的产品大概分成两类

我看到大家接触的不多 我大致的

介绍一下 我们430的产品是有什么样的

我们430最早期的产品是Flash

就是我们的存储

这也是市场上你所能

买到的 你所能见到的最多的一种

种类就是我的存储 存储器是Flash

我们在这之后近几年我们又推出

基于FRAM 也就是基于我们铁链

传输的单片机 没有存储的单片机

我们铁链的好处就是它更低功耗

并且更加的擦写次数更加的多

我们擦写次数更多 另外我们擦写时间可以更短

我们FRAM也是一个存储器

对于工业传感器的应用是非常

贴切适合的 这个怎么讲 大家都知道

我们的传感器有可能是每一秒

或者是每零点五秒都会去

读取一下我们

生产线上的状态 那我们就需要频繁

的擦写存储器 我们的FRAM就比较

适合这一类的应用这是我们认为

比较重要的一个特点 好 现在我们

进入第二部分 就是我们认为在工业

深化设计的过程中大家可能会

遇到哪些挑战 我们430是如何

帮助大家克服这些挑战去解决

这些问题的 首先第一个挑战

就是能量 怎么理解 大家都会觉得

很奇怪像工业自动化控制一般

都是靠交流电 或者是交流电整流下来的电

来供电的 按理说

是不需要低功耗的 但是我们看到的是

刚才我提到了4到20毫安的这个

电流管 它的标准就是我最大的一个

可以我传输线上所能负载的电流

是有限的 它并不是说我虽然是用

两根电线给供电就可以无限量的

蓄电 这也不是这也是不可能的

这也很好理解 大家可以想象一下

一个生产线一个工厂上面肯定是

有千千万万的节点 这千千万万个

节点都连接到我的两根供电线上

如果我不对每一个传输节点的

就是负载的能力加以限制的话

势必对我这两根取电线的负载

能力要求是无限大的 那在这个基础上

我们看到如果能把每一个节点

的功耗做到尽可能的低 也就

意味着你可以加载更多的节点

我们假定电线的负载能力是

一定的情况下 这个挑战也就是

我们430的强项 可能熟悉

430的朋友知道430最大的

卖点或者是最受大家推崇的一点

就是低功耗这个特点 我们430

从设计的初始就是以低功耗著称

所以我们低功耗的一个单片机

就非常适应这种传感器 因为它对

低功耗是有一定的要求的 第二个

我们第二个要面对的困难就是

工业设计是一个比较精密 而且对稳定性要求比较高的应用

那很多用户在设计工业设计的时候

觉得比较的复杂 比较的繁琐 并且

不知道该如何入手 我们是推出了

一系列的TI Design 可以帮助大家更快的

更方便的入手

那我后面会具体的介绍

第三块的内容是 我们430的单片机内部集成了

非常多的模拟的外设 例如运放

例如DAC/ADC 比较器 参考源这一系列的

模拟的外设都是能够有效地帮助

大家节省板上 的外部的一些模拟细节

第四块的话是我们430

提供一套完整的产品线 非常全的

产品线来给大家做一个选择

这里的话 大家到中午也比较饿了

字也比较多 我就不一一念了 我就简单的过一下

首先第一个之前已经提到了

我们的工业 设计上是需要信号调理的

我们的单片机内部 是有一些模拟外设

帮助你做信号的调理 第二块

例如是我们提供一个ADC

能够帮助你们做一些数模的转换

第三块的话是我们有一个高精度

的Sigma Delta的ADC 它主要

是做一些高精度的材料 典型的

应用是例如 压力传感器和我们的

一些高精度的传感器节点 然后

第四块是 我们不光有ADC 我们还有DAC

在一些需要DAC调制或者是 需要提供一些DAC参考源的应用

是非常有帮助的 然后再往下就是我们

还有参考源 比较细 然后高精度的

高精度的是高精度的计时器

定时器来做一些电机控制 最后的话

是我们的单片机集成了

LCD这样一个外设就是可以

做一些显示 当然 这也不一定所有的传感器节点

都需要显示 但我们是有一些

产品可以帮 如果你需要显示

我们是集成了段式的LCD外设

好 下面我进入第三部分 也就是今天

的最后一部分 我大概的把我们

目前TI已经做出来的TI主件

我们已经做出来的参考设计给大家

做一个简单的介绍 具体的内容

我不会讲 我只是介绍一下大概的

特例 然后下一轮 如果大家在实际的工作中有

类似的应用可以拿过来参考 这些所有的材料

在TI的官网上面都有 我这里是

做一个简单的介绍 首先我已经

刚才也大致简单的说过了 是我们

4到20毫安的电流环通信 本质上

这里看到 本质上它是一个模拟通信

然后它对功耗的要求是

每一个节点 最大能给3到3.5毫安

的一个电流给你用 不是无限大的

我之前提到430低功耗的特性 是很适合这个应用的

这个就是我简单的一个我们

做出来的4到20毫安的一个

参考设计的一个介绍 这个设计大家只要

记住一个特点就行了 这个比我们

这个设计适用的是单片机内部的

PWM调制 然后通过驱动单片机

内部的OPA来做 4到20毫安电流环的通讯

相对应的 还有另外一种实现方式 也供大家参考

第二种是如何实现的 它第二种这也是

一个单片机 但是第二种我做4到20毫安

的电流环是靠外部的

一个DAC的芯片 都是分立的

芯片来实现的 那两者之间是

有些许差别的 前者是本质上是靠PWM

PWM加上OPA

来模拟的功能 第二个设计我就

用一个实际的代表来做这样一个

4到20毫安的调试 两种方法都可以

大家根据自己的设计需要还有

自己的成本考虑来选择