ZHCAF52 March   2025 MSP430FR5043 , MSP430FR6005 , MSP430FR6007 , MSP430FR6043 , MSP430FR6045 , MSP430FR6047

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2流量计测量原理
    1. 2.1 ToF 测量算法实现
      1. 2.1.1 absTOF 计算方法 - 波瓣
      2. 2.1.2 absTOF 计算方法 - Hilbert Wide
      3. 2.1.3 dTOF 计算方法 - 互相关
        1. 2.1.3.1 获得高精度 dTOF 结果
        2. 2.1.3.2 互相关法优化
    2. 2.2 ADC 方法和 TDC 方法之间的区别
  6. 3适用于 USS 应用的 MSP430 MCU
    1. 3.1 USS 模块
    2. 3.2 USS 和 USS_A 模块之间的差异
    3. 3.3 MSP430 MCU 上的软件实现
  7. 4硬件设计流程
    1. 4.1 原理图
      1. 4.1.1 水表原理图 - MSP430FR6047 和 MSP430FR6007
      2. 4.1.2 水表原理图 - MSP430FR6043 和 MSP430FR5043
      3. 4.1.3 燃气表原理图 – MSP430FR6043 和 MSP430FR5043
    2. 4.2 PCB 布局指南
  8. 5软件设计指南
    1. 5.1 USS 演示项目和相关资源
    2. 5.2 演示项目说明
      1. 5.2.1 演示项目中的文件
      2. 5.2.2 演示项目中的属性设置
  9. 6总结
  10. 7参考资料

燃气表原理图 – MSP430FR6043 和 MSP430FR5043

对于燃气表应用,请将外部 AFE 电路与 MSP USS MCU 结合使用,以进行硬件设计。有关更多详细信息,请参阅 TIDM-02003。

有几个要点需要强调。

  1. 对于评估 EVM430-FR6043 板上的燃气表应用,仅对 UPS 和 DNS 信号路径使用通道 CH0。模拟开关 U7 和 U8 用于切换 UPS 和 DNS 信号上的方向。与同时使用 CH0 和 CH1 通道相比,这可以提供更好的 ZFD 性能。
  2. 请注意,R10、R13和 R14 对于硬件设计至关重要。请不要忘记上述项。
  3. U9 SN74LVC2T45 是一种电压电平转换元件。该电平可将激励信号电压移至 5V,并提高严格测试环境中的测量性能。默认情况下,5V LDO 在 EVM 板上处于旁路状态。用户可以在 JP1 5VENA 上添加跳线,并将 JP2 上的跳线从 3.3VTX 移动到 5VTX。在“项目属性 -> 构建 -> MSP430 编译器 -> 预定义符号”中查找预定义符号。然后,将预定义符号 __AFE_EXT_3v3__ 更改为 __AFE_EXT_5v0__,以启用 5V 激发函数。

    用户还可以移除板载 U9。图 4-2 显示了没有 U9 的基准电路。请注意,R47 和 R49 保留在电路中。

     不带电平转换器的原理图图 4-2 不带电平转换器的原理图
  4. 对于 U10 OPA836,TI 建议使用与 EVM 板中所示相同的电路。基于 OPAx836 极低功耗、电源轨到电源轨输出、负电源轨输入、电压反馈运算放大器数据表低功耗应用和电阻值对带宽的影响 部分,584kHz 时的带宽 -3dB 来自 TINA 仿真。此电路是针对 200kHz、400kHz 和 500kHz 传感器的一般推荐电路。用户可以根据设计更改电路。

    R65、R67、R66 和 C45 为 OPA IN+ 输入提供偏置电压。用户还可以发现 R44、R45、R42 和 C35 在 CH0_OUT 布线上显示为对称匹配电路。

    在信号进入 MCU 之前,R63 和 C44 在 OPA_OUT 引脚上提供低通滤波器。

    OPA838 是 OPA836 的引脚对引脚替代产品。与 OPA836 相比,OPA838 具有更好的输入电压噪声性能。OPA838 可提供增强的标准偏差性能,最高比 OPA836 低 2.5 倍,是它的直接替代产品。有关更多信息,请参阅 TIDM-02003。

  5. 对于电源 U4、U5 和 U6,TI 建议为 MCU 使用专用的 LDO、DCDC 电源。良好的负载瞬态响应性能对于超声波应用非常重要。当用户不需要 5V 特性时,板中不需要 U5 5V DCDC 电源。用户还可以使用一个 LDO 来提供 VCC_TX 和 VCC_RX 以保存 BOM 值。这需要将硬件上的 TxPwr 和 RxPwr 连接在一起,以进行更改,或在软件中更改配置,从而节省一个 GPIO。
  6. 对于 USSXT,TI 建议使用方程式 11 选择负载电容器值。
    方程式 11. C c r y s t a l + C l o a d + C l a y o u t = 34 p F

    由于 USSLib 中使用了 ADC 方法,因此测量精度几乎不受晶体振荡器精度的影响。因此,在 EVM 板上使用谐振器即可实现效果良好的演示。谐振器消耗的电流也低于晶体。如果用户不关心电流消耗,并且应用的工作温度范围较宽,那么用户可以考虑使用晶体代替谐振器。用户需要在软件中修改 USS_HSPLL_INPUT_CLK_TYPE 和 USS_HSPLL_USSXTAL_SETTLING_USEC。

  7. 对于 CHx_IN、OUT AFE 电路,TI 建议使用 1% 电阻器和 1% NP0 电容器,以便获得更好的测量性能。有关更多详细信息,请参阅 EVM 物料清单列表。
  8. 对于 USS GUI 连接,TI 建议首先保留电路板上的 I2C 连接端口(COMM_SDA、COMM_SCL 和 COMM_IRQ)。在评估阶段,使用 USS GUI 调试问题非常容易。
  9. 若要使用 MSP430FR5043 进行评估,必须修改默认的 MSP430FR5043 链接器文件,以满足 USS 库所需的存储器配置。使用 MSP430FR6043EVM_USS_Gas_Demo 中的 lnk_msp430fr6043.cmd。将名称更改为 FR5043 并开始评估。MSP430FR5043 不包含 LCD 支持,因此必须修改该软件以禁用 LCD 和任何相关函数。该过程在 hal_lcd.h 中进行处理