基于MSP430和USB的數據采集系統

引言

MSP430系列單片機是由美國TI公司生產的新一代16位單片機，它具有處理能力強，運行速度快、資源豐富、開發方便等優點，具有很高的性價比，最近幾年在國內得到了很廣泛的應用。通用串行總線（USB）是現代數據傳輸的發展趨勢，它具有高速、可熱插拔、易擴展、接口通用、無需外接電源等優點在數據傳輸方面得到和廣泛的應用。數據采集在工業測試系統中是一個很重要的環節，其精確性和可靠性是至關重要的，MSP430和USB為此提供了理想的解決方案。本文以瀝青橋面防水層檢測儀為背景，闡述了基于MSP430和USB的數據采集系統。

系統硬件設計

本系統采用TI公司的MSP430F149和PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12。PDIUSBD12符合通用串行總線USB1.1規范，是一款高性能的USB接口器件，它集成了SIE、FIFO存儲器、收發器和電壓變換器。SIE完成USB協議層，并完成高速硬件連接，無需軟件干預。此模塊功能包括：同步模式識別、并串轉換、位填充、解填充、CRC校驗/產生、地址識別和握手相應/產生等。MSP430F149芯片片內包括一個12位的A/D轉換器ADC12、采樣保持器和模擬多路器，ADC12與一般的ADC相比較，具有高速、通用的特點，適合于精密的數據采集和轉換，能夠對8個外部模擬通道和4個內部電壓通道（包括內部溫度傳感器反饋的電壓信號通道）進行A/D轉換。ADC12還提供了高性能的采樣/保持電路，為用戶提供了更多的采樣觸發方式和轉換時鐘周期的選擇。ADC12提供了4種轉換模式：單通道單次轉換，系列通道單次轉換，單通道多次轉換，多通道多次轉換。數據采集流功能框圖如圖1所示。

本系統中MSP430F149和PDIUSBD12的硬件接口電路圖如圖2所示。PDIUSBD12的8位并行數據接入MSP430的P5口，傳輸數據或者命令。MSP430的P17引腳接PDIUSBD12的A0，作為PDIUSBD12的命令或數據選擇線。當A0=0，MSP430向 PDIUSBD12發送數據，當A0=1時，向PDIUSBD12發送命令。它們之間的數據交換采取中斷查詢方式，通過查詢P14（P14接 PDIUSBD12的INT_N引腳）是否為低電平來確定是否接受到上位機的數據或命令，再結合D12_WR和D12_RD引腳實現MSP430與 PDIUSBD12的數據交換。PDIUSBD12的GL_N接LED來對其進行監控，當USB設備接入PC機時，LED亮，當在進行數據傳輸時，LED 將不斷閃爍。

MSP430的P6口為其ADC12模塊8個外部通道的輸入端，由于傳感器輸出的信號比較微弱，同時在瀝青橋面測試現場存在著很多車輛噪聲和工頻信號的干擾，傳感器采集到的數據需要經過一定的放大和低通濾波，才能被送到MSP430的ADC12模塊進行采集和轉換，信號調理電路如圖3所示。