MSP430_cz7.pdf

PODZESPOŁY

MSP430: mikrokontrolery,

które (prawie) nie

pobierają prądu, część 7

12–bitowy przetwornik A/C

Mikrokontrolery MSP430 są wyposażone w dużą liczbę różnorodnych

pery fe riów. Czyn i to z nic h uniwersalne narzędzie do zadań o zmieniającym

się c hara k terze. Sta ndardem w elektronice jest konieczność „penetracji” świata

analogowego, co powoduje, że niezbędnym wyposażeniem mikrokontrolerów

są przetworniki analogowo–cyfrowe. Kolejne przykłady aplikacji 12–bitowego

przetwornika A/C przedstawiamy w artykule.

pięcia na drugim wejściu

analogowym (port P6.1).

Zakres wynosi 0...+2,5 V

ze względu na wykorzy-

stane wewnętrzne źródło

referencyjne (2,5 V).

W odróżnieniu od po-

przednich przykładów,

w tym wyzwalanie konwer-

sji jest dokonywane sprzę-

towo z wykorzystaniem

licznika (TimerA1). Do-

datkowo wykonywana jest

Pomiar napięcia

zasilania

Drugi przykład wy-

korzystuje wewnętrzny

dzielnik napięcia zasilania

o współczynniku podzia-

łu 1:2. Maksymalny błąd

zmierzonego na dzielniku

napięcia wynosi ±0,04 V.

Algorytm pomiaru pozo-

stawiono niezmieniony.

Niewielka różnica pojawia

się tylko w konﬁguracji

przetwornika oraz w funk-

cji translacji wyniku. Do

rejestru konﬁguracji wy-

niku ADC12MCTL0 na-

leży wpisać kanał nr 11

(bity ADC12MCTL0.INCH).

Ponadto ze względu na

szerszy zakres mierzonych

napięć należy ustawić re-

ferencję na wartość 2,5 V

(bit ADC12CTL0.REF2_5).

Wartość napięcia moż-

na wyznaczyć z poniższej

zależności:

Wyznaczana wartość

napięcia w [ mV ] przecho-

wywana jest w zmiennej

napiecie ( list. 8 ).

Analogowe wejście

0...2,5 V

Przykład trzeci prezen-

tuje algorytm pomiaru na-

List. 8. Pomiar napięcia zasilania

// Plik naglowkowy

#include „msp430x44x.h”

// Zmienne globalne

signed short napiecie = 0;

// Przerwanie po zakonczonej konwersji

#pragma vector = ADC12_VECTOR

__interrupt void ISR_ADC12(void)

{

napiecie = ADC12MEM0;

__low_power_mode_off_on_exit(); // LPM exit

}

// Inicjacja przetwornika ADC12

void ADC12Init(void)

{

ADC12CTL0 = SHT0_3 + SHT1_3 + REFON + REF2_5V + ADC12ON;

// ADC12, SHtime–>32, SingleConv, Ref–>2.5V, turn on ADC12

ADC12CTL1 = CSTARTADD_0 + SHS_0 + SHP + ADC12DIV_7 + ADC12SSEL_1 + CONSEQ_0;

// MEM0, ADCosc, ACLK/8, Single sequence,

ADC12MCTL0 = SREF_1 + INCH_11; // 0..Vref, in –> Vdiv

ADC12IE = 0x0001; // MEM0–>przerwanie

ADC12CTL0 |= ENC; // włącz konwersję (czekaj na wyzwolenie)

}

// Glowna funkcja

void main(void)

{

unsigned short ShortTmp1; // Zmienna pomocnicza

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // watchdog, off

__enable_interrupt(); // system przerwan, wlaczony

ADC12Init(); // inicjacja przetwornika ADC

while (1) // glowna petla

{

ADC12CTL0 |= ADC12SC; // wyzwolenie pojedynczej konw.

__low_power_mode_3(); // LPM3

ShortTmp1 = napiecie; // Przeliczenie wartosci

ShortTmp1 = ShortTmp1 << 3; // 1 + 7 / 32 –> 1,22

ShortTmp1 –= napiecie;

ShortTmp1 = ShortTmp1 >> 5;

napiecie += ShortTmp1;

__no_operation();

}

. /�� + ��$� . �� + �

$ "$ � $ ��

. /�� + ��$� $F�� + �

$ "$

��7* � $ �� "!$$� �+ �� $ ��

FMO

Zgodnie z i deą opt ym a-

lizacji rozłożymy współ-

czy nnik pr ze kształcenia :

�$ �" $ � �"

" !$$� �7

�$ �" E

$ F

Elektronika Praktyczna 3/2008

PODZESPOŁY

List. 9. Pomiar napięcia 0…+2,5V

// Plik naglowkowy

#include „msp430x44x.h”

// Zmienne globalne

signed short napiecie = 0;

// Przerwanie po zakonczonej konwersji

#pragma vector = ADC12_VECTOR

__interrupt void ISR_ADC12(void)

{

napiecie = ADC12MEM0; // *5 / 8 –> 0,625

napiecie += ADC12MEM1;

napiecie += ADC12MEM2;

napiecie += ADC12MEM3;

napiecie += ADC12MEM4;

napiecie = napiecie >> 3;

__low_power_mode_off_on_exit(); // LPM exit

}

// Inicjacja przetwornika ADC12

void ADC12Init(void)

{

ADC12CTL0 = SHT0_5 + SHT1_5 + REFON + REF2_5V + ADC12ON;

// ADC12, SHtime–>96, MultiConv, Ref–>2.5V, turn on

ADC12

ADC12CTL1 = CSTARTADD_0 + SHS_1 + SHP + ADC12DIV_7 + ADC12SSEL_1 + CONSEQ_3;

// start MEM0, TimerA, ACLK/8, Repeat sequence,

ADC12MCTL0 = SREF_1 + INCH_1; // 0..Vref, in –> io1

ADC12MCTL1 = SREF_1 + INCH_1;

ADC12MCTL2 = SREF_1 + INCH_1;

ADC12MCTL3 = SREF_1 + INCH_1;

ADC12MCTL4 = SREF_1 + INCH_1 + EOS;

ADC12IE = 0x0010; // MEM4–>przerwanie

ADC12CTL0 |= ENC; // włącz konwersję (czekaj na wyzwolenie)

}

// Glowna funkcja

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // watchdog, off

TACCR0 = 204; // Cykl 1/4s (5 konwersji w cyklu)

TACCR1 = 102; // Wypelnienie 1/2

TACTL = TASSEL_1 + ID_3 + MC_1 + TACLR; // Timer A, ACLK/8, Up to CCR0

TACCTL0 = OUTMOD_0;

TACCTL1 = OUTMOD_3; // Set/Reset

P6DIR &= ~0x02; // konﬁguracja 6.1;

P6SEL |= 0x02;

__enable_interrupt(); // system przerwan, wlaczony

ADC12Init(); // inicjacja przetwornika ADC

while (1) // glowna petla

{

__low_power_mode_3(); // LPM3

__no_operation();

}

O ��!*$F

Zatem aby otrzymać

wartość końcową nale-

ży zsumować pięć wyni-

ków konwersji i podzielić

sumę przez 8 (przesunąć

w prawo o 3). Wynik jest

zapisywany do zmiennej

globalnej napiecie .

Zmian w konﬁguracji

przetwornika w porówna-

niu z poprzednimi przy-

kładami jest kilka. Został

nieco wydłużony czas S/H

(bity ADC12CTL0.SHT0,1)

w celu zmniejszenia wpły-

wu impedancji multiplek-

sera. Zmieniono źródło

wyzwalania na TimerA1

(bity ADC12CTL1.SHS)

oraz tryb pracy przetwor-

nika na sekwencyjny (bity

ADC12CTL1.CONSEQ).

Rozbudowy wymagała kon-

ﬁguracja komórek pamięci

wyników. Każdy z pięciu

rejestrów konﬁguracyjnych

musi zawierać informację

o napięciu referencyjnym

(bity ADC12MCTL0–4.

SREF) i kanale pomiaro-

wym (bity ADC12MCTL0–4.

INCH). Dodatkowo ostatni

rejestr wymaga ustawie-

nia bitu końca sekwencji

EOS (bit ADC12MCTL4.

EOS). W rejestrze prze-

rwań (ADC12IE) ustawia-

my piąty bit (ADC12IE.

ADC12IE4) tak, by prze-

rwanie wystąpiło po za-

pisie do ostatniej komórki

w serii.

seria 5 pomiarów. Każdy

z wyników jest zapisywany

w osobnej komórce bufora.

W ten sposób można zre-

alizować uśrednianie lub

przekształcenie.

Licznik generuje w tle

przebieg prostokątny, któ-

rego zbocze narastające

jest wykorzystywane do

inicjacji każdej konwersji

w serii. Po zakończeniu

serii pomiarów wyzwalane

jest przerwanie. Z następ-

nym zboczem zegara se-

ria pomiarów zapisywana

jest od początku. Zarówno

przetwornik, jak i moduł

S/H w dalszym ciągu są

taktowane z własnego re-

zonatora RC.

Źródłem zegara dla

licznika jest sygnał ACLK,

który wymaga oscylatora

XLF1. Przewidziano oscy-

lator zegarkowy o częstotli-

wości 32,768 kHz. Dodat-

kowo wykorzystano dziel-

nik częstotliwości podsta-

wy licznika przez 8. Przy

założeniu, że dokonywane

będą 4 pomiary na sekun-

dę w serii po 5, wartość

rejestru licznika wynosi:

przerwanie. W obsłudze

tego przerwania może być

dokonywane np. uśred-

nianie wyników w serii.

W naszym przykładzie do-

datkowo przekształca się

wynik do postaci wartości

napięcia w [mV]. Wartość

napięcia można wyznaczyć

z poniższej zależności:

Może się przydać

Podczas pracy z prze-

twornikiem analogowo–

cyfrowym w MSP430 warto

pamiętać o kilku rzeczach:

wiemy, że rdzeń procesora

potraﬁ pracować pobierając

niewiele prądu, ale moduły

„analogowe” potrzebują go

kilkakrotnie więcej. Pobór

prądu modułu przetwor-

nika z włączoną referencją

wynosi ok. 2,5 mA. Jeśli

budujemy aplikację zasilaną

bateryjnie, ma to ogromne

znaczenie. Nie zapominaj-

my zatem wyłączać prze-

twornika, jeśli go w danej

chwili nie potrzebujemy.

. " � �+ �� . �� + �

$ "$

� $ ��

$ "$

. " � �+ �� $F�� + �

'$$�0 � �$E*O� �" �

��7* � $ �� !*"� �+ �� $ ��

9��.��0-��0-��4��:��

��7* � $ �� !*"� �+ �� $ ��

Procesor w trakcie pra-

cy przetwornika pozosta-

je w trybie uśpienia. Po

ostatniej konwersji w se-

rii budzi go z tego stanu

Wartość współczynnika

przekształc en ia d a je się

zapisać z zadawalającym

p rzybliżeniem w postaci:

Elektronika Praktyczna 3/2008

�!*"� F

O�� " ��F �$��

PODZESPOŁY

eMeSpEk 430

Czytelników zainteresowanych mikrokontrolerami MSP430 zachęcamy

do udziału w konkursie (piszemy o nim na str. 8) i odwiedzenia targów

Automaticon 2008, podczas których będzie można otrzymać komputerek

z mikrokontrolerem MSP430F1232 (egzemplarz modelowy widoczny na

zdjęciu poniżej).

Oprócz mikrokontrolera wyposażonego w 8 kB + 256 B pamięci Flash

i 256 B pamięci RAM, komputerek wyposażono w dwa źródła sygnałów

zegarowych, dwa mikroprzełączniki, interfejs RS232, złącze JTAG, złącze

USB (do zasilania), stabilizator napięcia 3,3 V, głośnik piezoceramiczny,

gniazdo baterii 3 V oraz złącze wyświetlacza LCD 2 x16 znaków

ze sterownikiem 44780. Wszystkie linie I/O wyprowadzono na złącza

szpilkowe.

Opis budowy komputerka opublikujemy w EP4/2008 wraz ze

szczegółowym wykazem nagród.

Pamiętajmy również, że bity

konﬁguracyjne w rejestrach

przetwornika w większości

nie mogą być zmieniane

w trakcie jego pracy (bit

ADC12CTL1.ENC=1).

Kolejną sprawą jest

„gospodarka” sygnałami

zegarowymi i częstotliwoś-

cią taktowania peryferiów,

a podczas konwersji A/C

należy wyłączać rdzeń

procesora. Wspomnieć war-

to również o rozsądnym

dobieraniu czasu próbko-

wania w układzie S/H oraz

o podstawie jego genera-

cji. W zależności od tego,

jakim zegarem taktujemy

moduł, różne będą czasy

S/H, przy tej samej konﬁ-

guracji rejestrów.

Ostania uwaga dotyczy

konﬁguracji portu wyko-

rzystywanego do pomia-

rów analogowych. Należy

nie zapominać o ustawie-

niu odpowiedniego reje-

stru PxSEL. Wiąże się to

z możliwością wystąpienia

prądów pasożytniczych

w przypadku, gdy analogo-

wy sygnał będzie w okoli-

cy wartości napięcia pro-

gowego bufora. Rejestr Px-

SEL wyłącza bufory portu,

dlatego nie ma nawet ko-

nieczności odpowiedniego

ustawienia kierunku trans-

misji danych.

Piotr Tadrzak

Contrans TI

R E K L A M A

Elektronika Praktyczna 3/2008

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: