低轼耗数据采集系统的usb接口设计 .

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1、低轼耗数据采集系统的USB接口设计.　　低轼耗数据采集系统的USB接口设计.;embeddedsp430数据采集usb接口设计引言实现系统运行的最小功耗是现代电子系统的普通取向，也是绿色电子的基本要求。采有最小功耗设计方法既能减少电子设备的使用功耗，又能减少备用状态下的功率消耗。在节省能源的同时还有利于减少电磁污染，有利于电子系统向便携式方向发展，有助于提高系统的可靠性。现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高。在许多场合要求数据采集系统向便携化方向发展，要求系统具有体积小、功耗低、传输速率快、使用方便灵活等特点。在数据采集系统中

2、，如何节省电能以使系统工作时间更长，如何通信才能使系统数据传输速度更快，已经成为系统开发过程中必须加以考虑的主要内容。微控制器msp430的超低功耗技术在众多单片机中独树一帜，同时它具有集成高度等特点，因此，选用该控制器作为系统的主控制器，实现数据采集和flash存储等功能。此外，usb端口与以往的普通端口（串口与并口）相比具有传输速度快、功耗低、支持即插即用、维护方便等优点；因此在通信设计时，结合uart转usb芯片cp2101以实现usb接口通信。上述设计既利用了msp430的超低功耗特性，又利用了cp2101设计usb接口的简便性

3、，设计得到的数据采集系统可以实现便携化、低功耗、使用方便等目标。1msp430数据采集系统的usb接口设计1．1采信系统简介本系统实现多路数据的采集、flash存储及usb通信等功能。单片机系统主要完成信息采集、a/d转换、对信号进行放大滤波处理、数据通信、flash存储等；实时时钟记录采集数据的时间；cp2101实现usb接口，并把单片机采集到的信号传给微机；微机完成数据接收、存入数据库、数据处理、计算、显示等功能。1．2超低功耗msp430微控制器msp430是ti公司近几年推出的16位系列单片机。它采用最新的低功耗技术，工作在1.

4、8～3.6v电压下，有正常工作模式（am）和4种低功耗工作模式（lpm1、lpm2、lpm3、lpm4）；在电流电压为3v时，各种模式的工作电流分别为am：340μa、lpm1：70μa、lpm2：17μa、lpm3：2μa、lpm4：0.1μa，而且可以方便地在各种工作模式之间切换。它的赶低功耗性在实际应用中，尤其是电池供电的便携式设备中表现尤为突出。在系统初始化后进入待机模式，当有允许的中断请求时，cpu将在6μ的时间内被唤醒，进入活动模式，执行中断服务程序。执行完毕，在reti指令之后，系统返回到中断前的状态，继续低功耗模式。本设

5、计采用msp430f13x微控制器。它具有非常高的集成度，单片集成了多通道12位a/d转换、p功能定时器、斜边a/d转换、片内usart、看门狗定时器、片内数控振荡器（dco）、大量的i/o端口、大容量的片内ram和rom以及flash存储器。其中flash存储器可以实现掉电保护和软件升级。1．3usb接口芯片选型通用串行总线usb是由intel等厂商制定的连接计算机与具有usb接口的多种外设之间通信的串行总线。传统上，usb接口的开发较为复杂。在同其它usb接口芯片相比较之后，本设计选择了无需外部元件的uart转usb芯片cp2101

6、。选择这种接口芯片，可使usb通信接口设计变得十分容易。与同类产品相比，cp2101具有以下优点：①具有较小的封装。cp2101为28脚5mm×5mmmlp封装。这在pcb上的尺寸就比竞争对手小30%左右。②高度成度。片内集成512字节eeorom（用于存储厂家id等数据），片内集成收发器、无需外部电阻；片内集成时钟，无需外部晶体。③低成本，可实现usb转串口的解决方案。cp2101的usb功能无需外部元件，而大多数竞争者的usb器件则需要额外的终端晶体管、上拉电阻、晶振和eeprom。具有竞争力的器件价格，简化的外围电路，无成本驱动支

7、持使得cp2101在成本上的优势远超过竞争者的解决方案。④具有低功耗、高速度的特性，符合usb2.0规范，适合于所有的uart接口（波特率为300bps～921.6kbps）。工业级温度范围为-40℃～85℃）。2usb通信的硬件接口电路硬件电路如图1所示。cp2101的suspend与suspend引脚接到msp430f13x的普通串口上。这两个引脚传送usb挂起和恢复信号，此功能便于cp2101器件以及外部电路的电源管理。当在总线上检测到挂起信号时，cp2101将进入挂起模式，可以节省电能。在进入挂起模式时，cp2101会发出sus

8、pend与suspend信号。为了避免suspend与suspend在复位期间处于高电平，使用10kω的下拉电阻确保suspend在复位期间处于低电平。cp2101的usb功能控制器管理usb和uart间所