基于MSP Launchpad的低功耗数字多功能表
LaunchPad使用说明
CCS5.1的详细安装步骤参考CCS5.1User`s guide for MSP430.pdf，现在有破解版的CCS5.1。
Code Composer Studio (CCS5.1)
Workspace
Project 1
Project 2 Project 3 Settings and preferences
USI with I2C and SPI support USCI with I2C, SPI and UART support Inverting and non-inverting inputs Selectable RC output filter Output to Timer_A2 capture input Interrupt capability
GPIO Code Example
P1DIR |= BIT0; //设置 P1.0为输出 P1OUT |= BIT0; //P1.0 输出高电平
For GPIO 中断相关寄存器
详细的参考MSP430x2xxFamily user guide.pdf
主要内容
LaunchPad实验板介绍
开发环境介绍
LaunchPad的应用
演示LaunchPad的电容触摸板
详细参考：430BOOST-SENSE1.pdf
LaunchPad应用1
• 基于心电图的心率监测仪（EKG-Based Heart-Rate Monitor Implementation on the LaunchPad Using the MSP430G2452MCU）
Link
Project Project Project Source files
Link
手把手教你使用TI MSP430 LaunchPad
手把手教你使用TI MSP430 LaunchPad1、用USB线连接电脑PC和目标板LaunchPad。
Windows会自动搜索驱动，当然，一般来说，都是安装失败的。
2、LaunchPad套件并没有提供光盘，驱动在哪里？IAR for MSP430已经集成了TI USB FET 的驱动，所以，我们先把IAR for MSP430给安装上，驱动也就有了。
这里驱动路径如下：D:\Programs\IAR Systems\Embedded Workbench 6.0 Evaluation\430\drivers\TIUSBFET 至于软件安装时的注册/和谐问题，大家都是很有办法的，你懂的。
3、安装了IAR for MSP430之后，重新拔插USB，Windows 7会自动重新搜索驱动，一般是可以安装成功的。
如果安装失败了，指定刚刚的路径安装驱动即可。
在设备管理器可以看到如下端口MSP430 Application UART(COM28)，端口号视实际情况而定。
有些地方，端口号并不支持到那么大，可以通过高级设置更改，更改方法如下面链接所示：/viewthread.php?tid=237823&page=1&fromuid=194149#pid827 620很好，驱动安装完毕。
下面开始用IAR for MSP430建立工程。
工程建立1、运行IAR Embedded Workbench，点击菜单栏Project –> Create New Project…选择C –> main，这里也可以选择Empty project，但选择C -> main的话，它会自己帮你新建一个main.c文件，并且把它加入到工程中。
给工程指定一个工程名称Blinky，如下图：2、编写如下代码：#include "io430.h"int main( void ){// Stop watchdog timer to prevent time out resetWDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;P1DIR |= 0x01; // Set P1.0 to output direction while(1){volatile unsigned inti;P1OUT ^= 0x01; // Toggle P1.0 using exclusive-ORi = 50000; // Delaywhile (i--);}}编写完成后，点击工具栏的Make按钮：提示Save Workspace As，这里给它指定一个工作空间名称也是Blinky，编译之后，信息栏显示编译通过：3、编译通过之后，右击工程，选择Options…：这里主要配置三个地方，一是在General Options的Target选项卡里选择对应的器件Device，这里是MSP430G2231：二是Debugger里选择FET Debugger：三是检查FET Debugger里的设置是否正确，这里是Texas Instrument USB-IF采用Automatic方式：4、经过以上设置，重新编译一下，点击Make按钮，编译无误之后，点击工具栏绿色小三角的Download and Debug按钮，就可以进入仿真了。
【LaunchPad】开发板介绍
LaunchPad开发板介绍前言大家都拿到了超级便宜的LaunchPad的开发板，这些开发板有的朋友是拿来学习的，有的只是看着便宜先入手一个。
无论大家是出于什么目的都无所谓，现在板子到手了，咱们就要把他利用起来。
咱们EE论坛这次展开LaunchPad的千人大学习，我算是抛砖引玉发出此贴，希望大家一起来编写LaunchPad的中文教材，打造中国最全面的LaunchPad中文教材。
闲话不说了，介绍我挑重点的说，尽量少说废话。
开始了！开发板介绍首先，LaunchPad是一个完整的开发板。
板上包括仿真器和目标芯片，通过仿真器我们可以在线控制CPU的运行以及查看硬件寄存器；目标芯片就是我们编写的代码要下载到的芯片。
在图1所示的开发板照片中，照片中用黄色方框框出来的是仿真器，蓝色方框框出来的是目标板，也就是我们编写的代码最终要运行的地方。
套件内容LaunchPad的开发板包括以下内容：1、LaunchPad开发板2、MinUSB电缆3、两块MSP430G系列芯片– MSP430G2231: 低功耗16位单片机，片上拥有10位8通道的ADC、2K容量的Flash和128bytes 的RAM– MSP430G2211: 低功耗16位单片机，包括一个片上比较器以及2K容量的Flash和128bytes的SRAM4、2排10针的排针和2排10针的插座5、一只32.768-kHz的晶体仿真器介绍大家拿到开发板的时候可以看到在仿真器中最大的那块芯片也是一款1xx系列的MSP430单片机，但我们的代码并不是在这块单片机上运行的，这块单片机其实是充当了仿真器的功能，代码真正还是在目标板上的目标芯片上运行。
在初学阶段的话不需要再仿真器上花时间，仅仅把它当做工具使用即可。
通过图片可以看到，仿真器和目标板之间是通过跳线连接的。
其实这暗示着LaunchPad 上的仿真器不止可以调试下载Gxxx系列的芯片，它还可以调试下载eZ430-RF2500T开发板、eZ430-F2012T/F2013T开发板以及eZ430-Chronos手表。
第三章 MSP430基本外设-低功耗模式资料
与
和LPM4.5，后两种模式并非全部系列都具有），通过不同
应
程度的休眠，可降低系统功耗。
用
• MSP430系列单片机各个模块运行完全独立，定时器、输入
/输出端口、A/D转换、看门狗、液晶显示器等都可在CPU
休眠状态下运行。系统能以最低功耗运行，当需要CPU工
作时，任何模块都可以通过中断唤醒CPU，完成工作后又
术
时钟源被禁止而被关闭。
与
➢ 任意中断均可唤醒处于低功耗模式的MSP430，使
应
MSP430切换到AM活动模式，即退出低功耗模式
用
。
在低功耗模式下，所有的I/O引脚和RAM寄存器将保
单 片
持不变。可以通过开中断后用中断事件来唤醒LMP0 到LMP4。
机 系统响应中断的过程
技
➢ 硬件自动中断当前服务
低功耗模式0 （LPM0）
SCG1=0, SCG0=0, OSCOFF=0, CPUOFF=1
CPU禁止MCLK禁止 定 时 器 、 ADC、 DMA、 UART 、 SMCLK活动ACLK活动 WDT、I/O、比较器、外部中断、
DCO可用 FLL可用 RTC、串行通信、其他外设
低功耗模式1 （LPM1）
术
OSCOFF和CPUOFF这4个控制位的配置来关闭系统
与
时钟，使MSP430单片机从活动模式进入到相应的低
应
功耗模式。再通过中断方式从各种低功耗模式回到活
用
动模式。
SCG1、SCG0、 OSCOFF、CPUOFF
活动模式
低功耗模式
中断
§3.2 低功耗模式
单
片
注意：在任何一种低功耗模式下，CPU都被关闭，程序将停止 执行，直到被中断唤醒或单片机复位。因此在进入任何一种低
MSP-EXP430G2开发板使用简单介绍
(4)、中断的嵌套：
当同时有多个中断来的时候才有优先级的考虑（优先级顺序可查看向量表）
实现中断嵌套需要注意以下几点： 1）430默认的是关闭中断嵌套的，一定要中断嵌套的话，就必须在中断服务程序中打开 总中断 msp430的指令中，_DINT()和_EINT()分别指关和开总中断。 2）当进入中断服务程序时，只要不在中断服务程序中再次开中断，则总中断是关闭的， 此时来中断不管是比当前中断的优先级高还是低都不执行； 3）若在中断服务程序A中开了总中断，则可以响应后来的中断B（不管B的优先级比A高 还是低），B执行完再继续执行A。注意：进入中断服务程序B后总中断同样也会关闭， 如 果B中断程序执行时需响应中断C，则此时也要开总中断，若不需响应中断，则不用 开中断，B执行完后跳出中断程序进入A程序时，总中断会自动打开； 4）若在中断服务程序中开了总中断，后来的中断同时有多个，则会按优先级来执行，即 中断优先级只有在多个中断同时到来时才起做用！中断服务不执行抢先原则。 5）对于单源中断,只要响应中断,系统硬件自动清中断标志位,对于TA/TB定时器的比较/捕 获中断,只要访问TAIV/TBIV,标志位倍被自动清除; 对于多源中断要手动清标志位,比如P1/P2口中断,要手工清除相应的标志,如果在这种中 断用"EINT();"开中断,而在打开中断前没有清标志,就会 有相同的中断不断嵌入,而导致 堆栈溢出引起复位,所以在这类中断中必须先清标志再打开中断开关.
Clock
FLASH
... JTAG/Debug
RAM
MAB 16
RISC CPU 16-bit
MDB 16
...
ACLK SMCLK
Digital Peripheral
Analog Peripheral
一种12位50msps低功耗流水线adc的分析与实现
摘 要随着电路系统数字化程度的不断提高，尤其是片上系统（SOC）的快速发展，作为连接模拟信号与数字信号的桥梁的高性能模数转换器的需求日益增强。
与其它结构相比，流水线ADC因其在高精度、高速度与低功耗之间拥有良好的折中而备受青睐。
本文采用韩国东部半导体dongbu013工艺，设计研究了一个50MSample/s的12位的流水线ADC。
在查阅大量文献的前提下，本文根据模拟IC设计流程，以高速、低压、低功耗为目标，逐步完成了各个模块电路以及整体电路的设计。
主要工作包括：（1）完成两相不交叠时钟电路的设计；自举开关电路（为消除开关电荷注入误差）设计；为保证开关电容电路的速度和精度设计了增益增强型折叠共源共栅运算放大器；动态锁存比较器电路设计。
（2）由单元电路完成各个子模块电路的设计，并对各个模块和整体系统进行详细仿真。
（3）为降低功耗采用电容和运算放大器逐级递减技术，为克服比较器失调误差设计了数字校正电路。
本设计在Cadence工作平台下，使用Spectre仿真器进行模拟验证。
模拟仿真结果表明，在+1.2V电源电压下，ADC的模拟信号输入范围为0.4V～0.8V，分辨率为12位，采样速率达50MHz，功耗约为84mW。
该流水线ADC的性能指标达到了设计要求。
关键词：流水线ADC；自举开关；开关电容电路；数字校正AbstractAs a bridge connecting the analog signal and digital signal, the demand of the high-performance analog-to-digital converter has growing rapidly with the digitalization of the circuit system, especially the rapid development of the system on chip. Compared with other structures, the pipeline ADC has a good favor because of its good compromise between the high resolution, high speed and low power consumption. In this thesis, a 50MSPS, 12bit ADC was designed in dongbu 0.13um process.Access to a large number of documents, this paper completes the design of each module circuit and the overall circuit step by step with the goal of high speed, low voltage and low power consumption, according to the Analog IC design flow. The main work of this paper is as follows. Firstly, completing the circuit design of the two-phase non-overlapping clock generator; the bootstrapped switch, which can eliminate the switch charge injection error; the gain enhanced folded cascode operational amplifier, which can ensure the speed and accuracy of the switch capacitor circuits, and the dynamic latch comparator. Secondly, completing the circuit design of each sub-module by the unit circuit, and simulating each module and the overall system in detail. Thirdly, in order to reduce the power consumption of the system, scaling down technique of the capacitor and operation amplifier was used, and a digital calibration circuit was designed to overcome the comparator offset error.This design works in the Cadence platform, the simulating tool is Cadence Spectre. The simulating results show that, with a power supply of 1.2V, the input voltage range of the ADC is between 0.4V and 0.8V, its resolution is 12 bits and sample rate is 50MHz, the power consumption is about 84mW. The parameters of this pipeline ADC meet the design requirements.Keywords： pipeline ADC, bootstrapped switch, switch capacitor circuit, digital calibration目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本文主要研究内容和结构安排 (4)第二章流水线ADC的基本原理 (5)2.1模数转换器的基本概念 (5)2.2模数转换器的性能参数 (5)2.3流水线ADC的结构和工作原理 (7)2.4非线性因素及其影响 (8)2.4.1热噪声 (8)2.4.2电荷注入和时钟馈通 (10)2.4.3运放有限开环增益和带宽 (12)2.5数字校正技术 (13)2.6本章小结 (15)第三章流水线ADC单元电路的分析与设计 (16)3.1MOS开关电路 (16)3.2运算放大器 (19)3.2.1增益增强原理 (19)3.2.2主运放和共模反馈电路设计 (21)3.2.3辅助运放设计 (23)3.2.4最终放大器电路验证 (25)3.3比较器 (27)3.4本章小结 (30)第四章模块和系统电路设计与仿真 (31)4.1C LOCK G ENERATOR (31)4.2采样保持电路 (33)4.3 1.5BIT/STAGE ADC (37)4.3.1Sub-ADC (37)4.3.2Sub-DAC (39)4.3.3Gain-stage (41)4.4数字校正电路 (43)4.5本章小结 (45)总结 (46)参考文献 (47)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (51)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (51)致谢 (52)第一章 绪 论1.1课题研究的背景及意义现实世界中的物理量大部分是随时间连续变化的量，即大都是模拟量，如光、电、声音、速度等[1]。
基于MSP430G2 553的电子秤设计汇总
MSP430G2系列Launchpad开发板应用实例作品基于MSP430G2553实现的电子秤设计李弘祖西安邮电大学2015年12月第一章作品概述第一节系统概述本设计以MSP430G2553作为核心，由压力传感器和数码管显示器共同实现对物体质量的测量显示功能，最小分辨率1克，系统框图和各部分简介如图1.1所示。
图1.1 系统组成框图1)压力传感器：在直流激励下，受到压力形变，产生电压信号。
压力信号以差分电压的形式通过绿色（数据）和白色（数据地）连根引线与PCB上的端子相连。
2)信号调理电路：传感器信号由于幅度较小，噪音较大，不能直接由AD采集，经过放大（AD623）滤波电路，得到合适频带幅度的信号送往中央控制器(MSP430G2231) 。
由接线端子上引入的数据+和数据地差分信号分别接仪表运放的正端输入和负端输入，在反馈电阻的作用下，实现高共模抑制的差分放大。
后接RC滤波电路，将低频可用信号取出，输出至MSP430的ADC10模块入口。
3)中央控制器：由G2的AD模块通道0采集前级电压信号，转换为数字量后，保存在CPU内存中，然后通过统计算法和传感器线性参数修正，得到被测压力数值参数，再将这些数据发往LED显示电路。
4)显示电路：由数码管驱动芯片(74LS48)根据CPU发来的显示数据点亮LED，显示出数值。
第二节器件概述1）MSP430G2553MSP430是美国德州仪器公司自1996推出以来一直主打的一个低功耗系列，包含1至5五个系列，每个系列都各自有各自的特点，适用于各种不同场合的不同应用。
其中最近2系列添新面孔——G2超值系列。
本设计采用的MSP430G2553就是MSP430超低功耗系列中G2超值子系列的一款16位处理器。
通过引入MSP430G2xx3 系列，MSP430 超值系列继续扩展了产品系列。
由于具有低成本和超低功耗，G2xx3 系列适用于电容触摸应用，并可集成诸如UART、SPI 和I2C 等通信外设。
MSP中文数据手册
MSP中文数据手册文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]DW封装（顶视图）可用选型功能模块图管脚功能简介：1.CPUMSP430的CPU采用16位RISC架构，具有高度的应用开发透明性。
除了流程控制指令，所有的操作都以寄存器操作的形式进行，其中源操作数有七种寻址方式，目的操作数有四种寻址方式。
该CPU集成了16个寄存器，用于缩短指令执行时间可以在一个时钟周期内完成寄存器间操作。
其中R0-R3这四个寄存器被用作特殊功能寄存器，分别作为程序计数器、堆栈指针、状态寄存器、常数发生器，其余寄存器用作通用寄存器。
外围设备通过数据、抵制、控制总线与CPU相连，通过所有指令可以很容易的对它们进行控制。
2.指令集整个指令集由51条指令构成，具有三种格式和七种寻址方式。
每一条指令都既可以做字操作，又可做字节操作。
表1总结了三种指令格式并举例，寻址方式见表2表1指令字格式表2寻址方式说明3.工作模式MSP430有一个活动模式和五个软件可选的低功耗工作模式。
一个中断事件可以把系统从各种低功耗模式唤醒，响应中断请求并且从中断程序中返回原来的低功耗模式。
JL(R-GDIP-T20)陶瓷双列直插式封装注释：1.所有的线性尺寸都是以英寸(毫米)为单位2.此图仅供参考，如有变化不另行通知3.在MIL-STD-1835GDIP1-T20范围内变化DW(R-PDSO-G20)塑料小外形封装(SOP)注释：1.所有的线性尺寸以英寸(毫米)为单位2.此图仅供参考，如有变化不另行通知3.体积尺寸不包括模具毛刺或者不超过0.006(0.15)的突起4.在JEDECMS-013范围内变化。
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基于MSP Launchpad的低功耗数字多功能表
本设计以MSP430 G2553为核心控制器，搭建了低功耗数字多功能表系统。
对于交流电压测量，用AD637真有效值转换芯片将交流信号转换为直流电压后测量;对于电阻测量，阻值较小电阻采用恒流源法测量，阻值电阻采用分压法测量;对于电容的测量，采用NE555震荡法;三极管放大倍数的测量，我们把β转换成电压值来求解;对与信号发生源，我们采用AD9850芯片产生。
低功耗是该设计的核心思想。
整个系统设计合理，测量精确，较完美地完成了设计要求。
一.系统方案的选择与论证
本设计主要完成直流电压、交流电压、电阻、电容以及三极管β参数的测量，并且能产生正弦波信号。
为完成相应的功能，本系统可主要分为：电压测量模块、电阻测量模块、电容测量模块、三极管β参数测量模块、DDS 信号发生模块、核心控制模块、电源模块及显示模块。
1.1 电压测量方案的选择与论证
方案一：模拟运算法。
利用交流信号有效值的定义，利用集成器件的乘法器、开方器等对被测交流信号依次进行平方、平均、开放等运算直接得到有效值。
电路简单，但测量范围小、精度不高，对噪声影响反应大，不稳定。
方案二：交流整形电路。
对交流信号先采用 TLV2372 进行放大或衰减，再通过 AD637(真有效值转换芯片)把交流信号转换为直流电压，然后进行测量。
AD637转换精度非常高，最大失真误差0.02%±2 个字运放电路几乎不失真，所以测量结果误差非常小，完全能达到题目要求±(1%+2 个字)的精度。
但该电路复杂。
综合上述方案优缺点，结合实际测量结果，方案二更好。
故我们选择方案二。
1.2 电阻测量方案的选择与论证
方案一：直流电桥法。
被测电阻接入用标准元器件搭建直流电桥电路中测量。
精度高，但电桥对元器件精度要求十分苛刻，动手较多，操作繁琐，调节困难，单片机处理复杂。
方案二：测量小电阻(<2KΩ)，采用恒流源法，将其接入恒流源电路，测量其两端电压差，计算得出;测量大电阻(>2KΩ)，采用恒压源和标准电阻构成测量回路，然后采被测电阻压差，经过计算处理得出阻值。
电路复杂，但恒流源、恒压源稳定，精度很高。
误差极小。
综合上述方案优缺点，结合实际测量结果，方案二更好。
故我们选择方案二。
1.3 电容测量方案的选择与论证
方案一：采用 NE555 搭建振荡电路，通过测量电路振荡频率计算接入电路的待测电容的大小。
电路简单易搭建，对较大电容测量精度理想;但受自身参数限制，对于 pF 级的很小电容测量的精度很低，误差较大。
方案二：采用传统分压法，将待测电容与标准电阻串联接入电路并加以一定频率的正弦交流信号，采样电路电位有效值求解待测电容大小。
实际测量结果表明能达到题目要求精度，但该电路复杂，理论上无法测量有极性电容大小。
综合上述方案，结合实际测量结果及题目测量范围、精度要求，采用 NE555简单震荡电路完全能满足要求。
所以我们选择方案一。
二.理论分析与计算
2.1 直流供电系统 DC/DC 电路选择与参数计算
(1)DC-DC Buck 电路(图 2.1)中，调节 R6 和 R8 即可调整输出电压。
R6=(R5*Vref)/(Vout-Vref)，为精确调节输出的电压，我们使 R6 为 10K 定值电阻，R8 采用 2K 滑阻精确调节。
Vref=0.8V,经计算调节 R6 至 1.1K 时可得+7.5V 恒压源。
(2)DC-DC 反向电路(图 2.2)，主要通过调节 R11 和 R12 来改变基准从而改变输出电压。
R11 为 150k 定值电阻 ,R12 为滑阻 , 根据公式
R12=R11*|Vout/Vref|,Vref=1.5V，可调节滑阻 R12，使 Vout输出-7.5V。
2.2 电阻测量电路设计与参数计算
大电阻测量：由 TL431 产生 2.5V 恒压，被测电阻与 10KΩ标准电阻分压。
RX=(10*VRx)/(2.5- VRx);小电阻采用恒流源法，有 LF353 产生 1mA 恒流，在被测电阻上的电压进行跟随放大。
200Ω档，Rx=(VADC/20)K;2KΩ档
Rx=(VADC)K。
2.3 电容测量电路设计与参数计算
用 NE555 搭建的振荡电路。
上升沿时间：T1=(R1+R2)*Cx;下降沿时间：T2=R2*Cx;周期：T= T1+ T2=(R1+2*R2)/Cx。
大电容，采集上升沿时
间,Cx=T1/(R1+R2);小电容，采频率，Cx=1/[(R1+2*R2)]。
2.4β参数测量电路设计与参数计算
;对 PNP 型测量电路，16=VoβOPA2227 使三极管工作在放大区，根据
Ic=βIB求解即可。
对 NPN 型测量电路，32=Vo RVc R 。
(如下图，图 2.5)4图 2.5 β参数测量电路βRVc R
三. 硬件电路设计
3.1 电源电路的设计
9V 电池电压采用低功耗 TPS54331 芯片降压至 7.5V、5V 和 3.3V。
反相电路，则采用 MAX766芯片，完成-7.5V 和-5V 的输出。
3.2 电压测量电路的设计
采用 AD9850 芯片和 LM318 运算放大器搭建成 DDS 信号发生模块。
由单片机控制频率，滑阻控制幅值。
四. 软件设计
4.1 软件开发平台
本系在Code Composer Studio v5.1和IAR for MSP430 5.50平台上进行软件开发调试。
4.2 主程序流程图
五、总结
本系统以 MSP430G2553 单片机为核心控制器，实现了低功耗数字多功能表系统。
能够实现对电压、电阻、电容及β参数的测量，系统的性能指标均达到甚至超出了题目的要求。
本设计以低功耗为核心设计思想，硬件软件的设计，最大程度的做到了低功耗节能作用。