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 ToF 测量

在本参考设计讨论的实现中，MSP430FR6043 MCU 使用器件中的 USS 模块执行完整的采集过程以进行信号调节。图 3-3 显示了此采集过程。

在序列开始时，MSP430FR6043 MCU 向第一个传感器 XDCR1 发送一列脉冲。此信号随后由第二个收发器 XDCR2 接收，历经的传播时间为 T12。传输和接收之间的时间差决定上行 (UPS) ToF，即 ToFUPS。

MSP430FR6043 MCU 在下行阶段期间在相反方向重复相同过程，传播时间为 T21，表示下行 (DNS) ToF，即 ToFDNS。

随后可以计算 DToF (Δt) ，这是 T12 与 T21 之间的差，如Equation3 所示。

DToF 通常使用两种技术测量：使用时数转换器 (TDC) 的零交叉或使用 ADC 捕获信号的相关方法

TIDM-02003 设计使用基于 ADC 的技术而非 TDC 技术，因为前者具有以下优势。

  • 性能提升：相关方法可用作抑制噪声的数字滤波器，从而使标准偏差降低三到四倍左右。类似地，相关方法也可用作抑制其他干扰（如线路噪声）的低通滤波器。
  • 信号幅度变化的稳健性得以提升：因为算法不受接收信号的幅度、传感器间变化和温度变化的影响。
  • 信号的包络自然获取。此信号可调节到传感器频率，以及减慢包络在一段时间内的变化，可用于保持包括老化传感器或仪表在内的性能。