ZHCU625A January   2019  – July 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 流量测量
      2. 2.2.2 ToF 测量
        1. 2.2.2.1 基于 ADC 的采集过程
        2. 2.2.2.2 超声波传感流量计量库
      3. 2.2.3 低功耗设计
        1. 2.2.3.1 节能软件
        2. 2.2.3.2 优化的硬件设计
        3. 2.2.3.3 高效利用 FRAM
        4. 2.2.3.4 LEA 的优势
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 MSP430FR6043
      2. 2.3.2 OPA836 和 OPA838
      3. 2.3.3 TS5A9411
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 ToF 信号处理
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 EVM430-FR6043
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 MSP 驱动程序库 (MSP Driverlib)
        2. 3.1.2.2 超声波传感流量计量库
        3. 3.1.2.3 应用
          1. 3.1.2.3.1 应用自定义
          2. 3.1.2.3.2 LCD 独立模式
        4. 3.1.2.4 USS 设计中心 (PC GUI)
      3. 3.1.3 传感器和仪表
        1. 3.1.3.1 传感器和仪表的频率表征
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 连接硬件
        2. 3.2.1.2 构建和加载软件
          1. 3.2.1.2.1 使用 Code Composer Studio IDE
          2. 3.2.1.2.2 使用 IAR Embedded Workbench IDE
        3. 3.2.1.3 执行应用
        4. 3.2.1.4 使用 GUI 配置器件并观察结果
        5. 3.2.1.5 自定义和优化
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 一次性标准偏差
        2. 3.2.2.2 零流量漂移
        3. 3.2.2.3 绝对飞行时间测量
        4. 3.2.2.4 传感器之间零流量漂移的变化
        5. 3.2.2.5 流量测量
        6. 3.2.2.6 平均电流消耗
        7. 3.2.2.7 内存占用量
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
        1. 4.1.3.1 布局图
      4. 4.1.4 Altium 工程
      5. 4.1.5 Gerber 文件
      6. 4.1.6 装配图
    2. 4.2 软件文件
    3. 4.3 相关文档
    4. 4.4 术语
    5. 4.5 商标
    6. 4.6 支持资源
  10. 5关于作者
  11. 6修订历史记录

2.2.2.1 基于 ADC 的采集过程

本参考设计中实现的基于 ADC 的采集过程大量使用 MSP430FR6043 MCU 中 USS 模块的硬件功能，包括脉冲生成和高速 Σ-Δ ADC，以完全实现采样过程自动化。此采集过程不仅可在不依赖于 CPU 延迟和编译器的情况下更严格地控制采样过程，还能够减少功耗，因为 CPU 在测量期间处于低功耗模式 3 (LPM3)。

图 3-4 显示了信号采集过程的时序图。信号采集步骤为：

  1. 此过程开始时 (t0)，器件初始化 USS 模块（运行源于 USSXT 的内部时钟），并触发脉冲生成的启动。
  2. 在启动 USS 模块后，CPU 进入 LPM0 低功耗模式，等待测量序列完成。此序列还包括高速 Σ-Δ ADC 进行的信号采集，捕获的数据存储在 CPU 与 LEA 模块之间共享的 RAM 中。
  3. 在最后一次采样后，USS 模块将通过中断机制自动唤醒 CPU。
  4. CPU 在转换时间 (tEoC) 结束时准备进入 LPM3 模式。
  5. 经过指定的 UPS-DNS 间隙 (tUPS-DNS-GAP) 后，CPU 启动 USS 模块以处理其他 (DNS) 通道。CPU 进入 LPM0 模式，等待 DNS 采样和测量。
  6. 在为 DNS 接收最后一次采样后，USS 模块将通过中断机制自动唤醒 CPU。
  7. CPU 处理数据，并为 DNS 和 UPS 通道获取飞行时间差 (DTOF) 和绝对飞行时间 (AbsToF)，同时获取体积流速 (VFR)。处理完成后，CPU 在 tDNS-UPS-GAP 持续时间内进入 LPM3 模式，这是当前测量结束到下次测量开始之间的间隙。