基于msp430单片机的低功耗rtu设计.pdf

第1期 水利水文自动化 NO．1 2009年3月 AutomationinWaterResourcesand Mar．，2009 Hydrology 基于MSP430单片机的低功耗RTU设计 朱会丰I，孙京忠z，丁强2，符伟杰2 (1．河海大学计算机及信息工程学院，江苏南京210098： 2．水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南京210012) 摘要：以低功耗单片机MsP430为Mcu，设计一种应用于微灌智能测控系统的低功耗RTU，可完成水情、墒情信息 的采集和灌溉设备的控制。在分析MSP430单片机特点的基础上，从工作方式、硬件和通信方式等方面详细介绍了 RTU的具体设计。该RTu具有低功耗，高可靠性，具有一定的通用性，在现实中具有极高的实用价值． 关键词：RTU；MSP430；低功耗；墒情信息采集 中图分类号：TP368．1 文献标识码：B 文章编号：1672—3279(2009)01—0031—03 0 前言 1 MSP430单片机简介 在水情信息采集系统中，远程终端设备(RTU) 承担水情数据的采集、存贮和数据传输控制等任务。 耗的单片机，特别适合于电池应用的场合。该单片机 随着时代的发展，需求的水情信息种类不断增多，精 主要具有如下特点： 度不断提高，对RTU也提出更高的要求：希望RTU的 (1)能够实现超低功耗 000h；可应 MSP430单片机的电源电压为1．8～3．6V，在 MTBF(平均故障间隔时间)不小于25 用多个通信接口，以便灵活选择通信信道和备用信 1 MHz的条件下运行时，芯片的电流只在200～400pA 道；应有丰富的传感器接口资源。由于RTU要在野外 间，功耗很低。 市电供应不便的地方工作，只能用蓄电池供电，因此 (2)独特的系统时钟设计 功耗要尽可能低【l】。这些都要求RTU具有低功耗和智 能化的特点。 微灌智能控制系统采用测控RTU来实现土壤墒情 数字振荡器时钟系统。由系统产生CPU和各功能模块 信息的采集，控制田间电磁阀的动作，RTU与中心站的 所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打 墒情信息和控制命令的传输都需要通过无线通信方式 开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运 行时打开的功能模块不同，即采用不同的工作模式， 传输。RTU的设计根据功能需求选择芯片。目前RTU 采用的MCU有51单片机和MSP430单片机等，嵌入式芯片的功耗有着显著的不同。在系统中有1种活动模 RTU的设计也正在逐步展开。16位的MSP430单片机 较51单片机而言，具有更强的功能：较嵌入式MCu而待模式下，耗电量为0．7pA；在节电方式下，最低可 言，要弱一些。但是经过悉心设计软硬件后，MSP430可 达0．1肛A。 以做到功耗更低，更适合应用于微灌智能控制系统。本 (3)集成了丰富的片内外设 文采用TI公司MSP430单片机进行RTU的设计。 收稿日期：2008-12-26 基金项目：国家科技支撑计划子课题(2007BAD38805--04) 作者简介：朱会丰(1984-)，男，湖北天门人，硕士研究生，研究方向为嵌入式系统。 万方数据 32 水利水文自动化 2009，(1) 器A(Timer__A)、定时器B(Timer_B)、串口0、 l(USART0、1)、硬件乘法器、液晶驱动器、10位 ／12位ADC、12C总线直接数据存取(DMA)、端口 P0、端口P1～P