低軾耗數據采集系統的USB接口設計

摘要：介紹低功非法收入數據采集系統的USB通信接口設計方法。該設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USB芯片CP2101，實現低功耗數據采集系統的USB接口設計。在IAR Embedded Workbench集成開發環境和VC++環境中，編輯單片機與主機的通信協議。該設計具有超低功耗、高集成度和設計簡便等優點，適于便攜式電子設備的開發應用。

    關鍵詞：超低功耗 MSP430 數據采集 USB接口設計

引言

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

現代工業生產和科學研究對數據采集的要求日益提高。在許多場合要求數據采集系統向便攜化方向發展，要求系統具有體積小、功耗低、傳輸速率快、使用方便靈活等特點。在數據采集系統中，如何節省電能以使系統工作時間更長，如何通信才能使系統數據傳輸速度更快，已經成為系統開發過程中必須加以考慮的主要內容。

微控制器MSP430的超低功耗技術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的主控制器，實現數據采集和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、維護方便等優點；因此在通信設計時，結合UART轉USB芯片CP2101以實現USB接口通信。上述設計既利用了MSP430的超低功耗特性，又利用了CP2101設計USB接口的簡便性，設計得到的數據采集系統可以實現便攜化、低功耗、使用方便等目標。

1 MSP430數據采集系統的USB接口設計

1．1 采信系統簡介

本系統實現多路數據的采集、Flash存儲及USB通信等功能。單片機系統主要完成信息采集、A/D轉換、對信號進行放大濾波處理、數據通信、Flash存儲等；實時時鐘記錄采集數據的時間；CP2101實現USB接口，并把單片機采集到的信號傳給微機；微機完成數據接收、存入數據庫、數據處理、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，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用中，尤其是電池供電的便攜式設備中表現尤為突出。在系統初始化后進入待機模式，當有允許的中斷請求時，CPU將在6μ的時間內被喚

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