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

3.2.2.6 平均电流消耗

平均电流消耗是功率受限系统（例如电池供电的气体流量计）的重要考虑因素。

器件的电流消耗取决于若干不同参数，这些参数可通过 MSP430 超声波设计中心 GUI 进行配置。这些参数包括传感器频率、脉冲数、UPS 与 DNS 之间的间隙、测量速率（DNS-UPS 间隙）、信号采样频率和捕获持续时间。

这些参数的理想配置取决于仪表以及性能与功耗之间的平衡（请参阅图 4-19）。

GUID-DF570605-C9B1-45F7-9FF8-E14B6F12812B-low.gif图 4-19 测量持续时间内电流消耗的曲线

图 4-19 中的电流曲线基于气量计管道和 MSP430FR6043 MCU，表 4-5 列出了其配置参数。为简便起见，其中不包括对电流消耗没有影响的配置参数。

表 4-5 电流测量的配置
传输频率 (kHz)170kHz 至 240kHz
脉冲启动和 ADC 捕获之间的间隙 (µs)200µs
脉冲数24
UPS 和 DNS 间隙 (µs)8000 (8ms)
UPS0 到 UPS1 间隙 (ms)1000ms
信号采样频率 (kHz)1000kHz
ADC 过采样率80
Δ ToF 失调电压 (ps)0
绝对 ToF 额外延迟 (ns)0
算法选项2
包络交叉阈值50
捕获持续时间 (µs)250µs
启动 PPG 计数 (ns)400000 (400µs)
开启 ADC 计数 (ns)10000 (10µs)
启动 PGA 和 IN 偏置计数 (ns)200000 (200µs)
USS XTAL 稳定计数 (µs)120µs
外部放大器计数 (ns)10000
用户参数 #8384

如图 4-19 所示，瞬时电流消耗根据软件状态而变化。表 4-6 说明了这些状态。

表 4-6 每次测量中电流消耗的状态
状态持续时间平均电流消耗状态说明
CLK 初始化188µs809µAUSSXT 初始化。USS 模块关闭。
USS 初始化 (UPS)129µs941µAUSS 模块打开，所有子模块的寄存器都已初始化。
上游脉冲1.05ms4.69mA上游脉冲触发和信号捕获
上游/下游间隙7.82ms1.73µAUPS 与 DNS 之间的间隙。CPU 处于 LPM3。
USS 初始化 (DNS)283µs939µA在 DNS 触发之前，USS 模块打开，所有子模块的寄存器都已初始化。
下游脉冲1.05ms4.83mADNS 脉冲触发和信号捕获
数据处理4.05µs1.62mADToF、AbsToF 和 VFR 计算。USS 模块关闭。
睡眠985ms2.12µA (1.093µA)测量结束与下次测量开始之间的间隙。CPU 处于 LPM3。USS 模块关闭。