低功耗MSP430單片機在3V與5V混合系統中的邏輯接口技術

3 接口電路的有關參數

了解了3V器件為什么具有5V容限后,在MSP430與LSTTL、HCMOS、CMOS電路實現相互聯接之前,要先了解各種電路和器件的參數,如表1所示。

4 接口實現

　　不同電源電壓的邏輯器件相互接口時存在的主要問題是邏輯信號電平的配合問題,就是前級電路輸出的電平要滿足后級電路對輸入電平的要求。此外還有負載電流的配合問題,即前級電路的輸出電流應大于后級電路對輸入電流的要求,同時不應造成器件損壞。還有就是在高速或有嚴重干擾的場合,必須考慮接口對系統和抗干擾性能帶來的不良影響。這里主要討論邏輯信號電平的配合問題。因為對于負載電流的配合問題只是一個帶負載能力。而抗干擾問題則用本文中提到的方法都可以忽略。

4.1 LSTTL-MSP430

　　如表1所示,LSTTL電路的高電平輸出電壓VOH約為2.7V,MSP430的高電平輸入電壓VIH約為0.8VCC,LSTTL電路的低電平輸出電壓VOL約為0.4V,MSP430的低電平輸入電壓VIL為0.2VCC。如果0.8VCC小于2.7V且0.2VCC大于0.4V時,不存在邏輯信號電平的配合問題,可以直接連接。如果0.8VCC大于2.7V或0.2VCC小于0.4V時,就出現了邏輯信號電平的配合問題。為了增大LSTTL電路的輸出高電平,利用TI公司的LVC系列。從表1中可以看到LVC系列產品的高電平輸出電壓和低電平輸出電壓都符合要求。

4.2 CMOS-MSP430

　　在接口時使CMOS和MSP430使用同一電源,例如3V電源可以直接驅動。如果實際情況不允許,則根據表1,通過ALVT系列的器件就可以實現CMOS驅動MSP430。

4.3 HCMOS-MSP430

同上述CMOS分析一樣,同樣選用ALVT來驅動MSP430。

4.4 MSP430驅動LSTTL、CMOS和HCMOS

　　MSP430的輸出引腳(P0.x、P1.x、P2.x、P3.x、P4.x、Oy)都有規定的外接電阻。外接電阻的大小取決于電源電壓VCC的大小。如果輸出電流比規定的要大,就需要輸出驅動器。圖7所示為限制MSP430輸出電流的電阻最小值。設計以VCC=3V,通過這些器件可以驅動需要大電流的LSTTL、HCMOS和CMOS電路接口。

5 兩種電平移位器件

5.1 雙電源電平移位器74LVC4245

　　74LVC4245是一種雙電源的電平移位器,如圖8所示。5V端用5V電源作為VCC(A),而3V端則用3V作為VCC(B)。它的功能類似于常用的收發器74LVC245,所不同的是用兩個電源而不是一個電源。74LVC4245的電平移位在其內部進行。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值,并且有很好的噪聲抑制性能。因此該器件用來驅動5V CMOS器件是很理想的。缺點是增加了功耗。

5.2 74LVC07

　　較為簡單的一種電平移位器件是74LVC07。它使用一個漏極開路緩沖器去驅動5V CMOS器件,如圖9所示。它的輸出端由一個上拉電阻R接到5V電源。

　　低功耗MSP430與LSTTL、HCMOS和CMOS器件共存于一個系統中,這種情況將存在相當長的時間。在設計這種系統時要分析其中邏輯器件的接口問題,保證所設計的電路在不同電壓器件間數據傳輸的可靠性。