在工廠自動化應(yīng)用中，從單片機中獲取更多的用于信號鏈處理的資源

隨著工廠越來越智能化，用于制造監(jiān)控這些設(shè)備的傳感器和自動化設(shè)備的技術(shù)也變得越來越智能。

微控制器(MCU)則需要快速有效地適應(yīng)不同類型的傳感和測量的應(yīng)用需求，特別是那些涉及照明、濕度、溫度、電力電流、一氧化碳以及涉及許多其他條件或參數(shù)的傳感應(yīng)用。解決適應(yīng)性需求的一種方法是在MCU中集成可以靈活配置的信號鏈處理模塊，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求做不同的配置。

這種集成信號鏈的設(shè)計是新型MSP430FR23xx MCU系列的關(guān)鍵組成，具有多個可配置的智能模擬組合模塊外設(shè)。智能模擬組合模塊包含多個模擬信號鏈外設(shè)，包括具有可編程增益放大(PGA)功能的運算放大器(op amp)和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。這些外設(shè)提供了許多配置選項，使您可以根據(jù)應(yīng)用需求配置內(nèi)部信號路徑。圖1是智能模擬組合模塊的高級框圖。

圖1：MSP430FR2355 MCU中的智能模擬組合模塊

MSP430FR2355器件包含四個智能模擬組合模塊，每個模塊均可以根據(jù)應(yīng)用需求獨立配置成為DAC、PGA和運算放大器以及他們的組合。還可以通過內(nèi)部連接配對使用，這降低了MCU外部連接電路的需求。該MCU還包括一個200KSPS 12位逐次逼近式(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和兩個增強型比較器，以在MCU內(nèi)提供更多的信號鏈外設(shè)。

可以工作在-40至105°C的智能模擬組合模塊和MSP430FR2355 MCU其中一個應(yīng)用是工業(yè)溫度變送器。采用MSP430FR2355 MCU的4-20mA回路供電的 RTD 溫度變送器參考設(shè)計提供了較少元件數(shù)量、低成本的解決方案。該參考設(shè)計利用MSP430FR2355 MCU中的片上智能模擬組合模塊來控制回路電流，因此不再需要獨立式DAC，如圖2所示。

圖2：4mA-20mA電流回路供電的溫度變送器參考設(shè)計框圖

該設(shè)計實現(xiàn)了12位輸出分辨率和6μA輸出電流分辨率。該設(shè)計還結(jié)合了反向極性保護，以及國際電工委員會(IEC)61000-4-2和IEC61000-4-4環(huán)路電源輸入保護。 圖3顯示了該設(shè)計的實際硬件。

圖3：采用MSP430FR2355 MCU的溫度變送器參考設(shè)計

結(jié)論

工廠自動化中傳感應(yīng)用的增長推動著對MCU中更多模擬外設(shè)集成的需求。添加可配置的集成的模擬元件為開發(fā)人員提供了設(shè)計的靈活性，以滿足工廠自動化系統(tǒng)的不同需求。