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

2.3.1 MSP430FR6043

TI 的 MSP430FR604x 系列超声波传感和测量片上系统 (SoC) 是针对气体表和热量表进行了优化的强大且高度集成的 MCU。MSP430FR6043 MCU 具有集成的 USS 模块，该模块可在多种流速条件下提供高精度。USS 模块高度集成，需要的外部元件极少，因而有助于实现超低功耗计量并降低系统成本。MSP430FR6043 MCU 采用集成式 LEA 模块，可实现基于高速 ADC 的信号采集以及后续的优化数字信号处理，为电池供电型计量应用提供了一款理想的超低功耗、高精度计量解决方案。

USS 模块包括可编程脉冲发生器 (PPG) 和具有低阻抗输出驱动器的物理接口 (PHY)，以实现最佳传感器激励和准确的阻抗匹配，从而在 ZFD 方面达到最佳效果。此模块还包含可编程增益放大器 (PGA) 和高速 12 位 8Msps Σ-Δ ADC (SDHS)，便于通过业界通用的超声波传感器实现精确的信号采集。

此外，MSP430FR6043 MCU 还使用了其他外设，可提高系统在计量方面的集成度。此器件还具有计量测试接口 (MTIF) 模块，能够通过脉冲生成来指示仪表测量的流量。MSP430FR6043 MCU 还具有以下元件：

  • 片上 8 MUX LCD 驱动器
  • RTC
  • 多达 16 个通道的 12 位 SAR ADC
  • 多达 16 个通道的模拟比较器
  • 四个 eUSCI_A，以实现通用异步接收器/发送器 (UART) IrDA 或串行外设接口 (SPI)
  • 两个 eUSCI_B，以实现 I2C 或 SPI
  • 六个 16 位计时器
  • 高级加密加速器 (AES256)
  • 循环冗余校验 (CRC) 模块

MSP430 超低功耗 FRAM MCU 平台将独特的嵌入式 FRAM 和全面的超低功耗系统架构相结合，从而使系统设计人员做到降低能耗同时提升性能。FRAM 技术将 RAM 的低功耗快速写入、灵活性和耐用性与闪存的非易失性相结合。

TIDM-02003 设计不仅将 MSP430FR6043 MCU 用作与 PC GUI 进行通信的主机处理器，还用于在自动化流程中执行测量。MSP430FR6043 MCU 的强大外设（尤其是 USS 模块）与 FRAM 技术和 LEA 相结合，可准确高效地实现超声波气体流量计。