基于MSP430与uPD720200的高速温度采集系统的设计
usb3.0高速数据采集系统，以其5gbps的带宽和即插即用等优越的性能，越来越受到人们的重视。目前常用的usb3.0通信芯片主要有来自美国赛普拉斯（cypress）公司开发的ez usb fx3系列芯片和日本nec公司开发的upd720200系列芯片。二者不仅都具有集成度高、功能强大、兼容usb2.0等优点，而且两个厂家都提供了功能强大的开发工具包，能极大缩短开发周期，而深受开发者喜爱。目前一些采集系统采用传统的51系列单片机为主控芯片，则不能充分发挥usb3.0的带宽，性能不佳。虽然cpld芯片可以工作在很高的频率，但不及单片机灵活易用，故本文采用美国ti公司最新高速的ads7886芯片为a/d转换芯片，最新的msp430单片机作为主控芯片，nec公司的upd720200作为usb3.0通信芯片，研究和设计了一套基于usb3.0总线的温度数据采集系统。经测试，本系统能实现高速温度数据采集。
1 系统硬件设计
系统总体框架如图1所示。温度传感器采集的信号经a/d转换芯片ads7886转换为数字信号后，送入主控芯片msp430，再经处理后发送到usb3.0主机接口芯片upd720200，最后数据以5gbps的速度送入到usb主机。
1.1 a/d模块
该模块使用美国ti公司最新高速的a/d采样芯片ads7886。ads7886是12位串行高速精密a/d芯片，为了提高系统的精度，我们设计采用了ref3030芯片提供3v的基准电压。a ds7886的第3脚为模拟信号输入端口，第4脚为1mhz的工作时钟信号输入端口，第6脚为片选信号端，第5脚为模拟信号转换为数字信号后的输出端，供msp430单片机读取。
1. 2 msp430最小系统模块
msp430的最小系统如图3所示，主要由msp430单片机、晶振电路和电源构成。其中p1.4为adc7886串行数据输入端，p2.0～p2.3用于连接usb3.0通信芯片upd720200，p1.6和p1.7连接两个led指示灯，用来显示当前的工作状态。
1.3 usb传输模块
该模块如图4所示，我们选用了nec公司的upd720200作为usb3.0通信芯片，其完全遵循usb3.0的通信协议和接口规范。upd720200的引脚u3txdp1、u3txdn1、u3rxdp1、u3 rxdn1分别与msp430的引脚p2.0～p2.3连接。
其工作原理如下：采集数据时，upd720200收到用户的数据采集请求后，将形成相应的控制信号，通过p2.2、p2.3下传递给msp430;msp430随后对ads7886发出采集数据的控制信号，并将ads7886采集的数据，通过p2.0、p2.1后上传至upd720200;upd720200的sie（串行接口引擎）再将数据送入指定的接收缓冲区内，供usb上位机读取。
2 系统软件设计
系统软件的开发包含了msp430和upd720200的固件程序开发、upd720200的windows驱动程序开发以及usb上位机应用程序的开发。我们可以利用nec公司提供的开发包，大大缩短开发周期，提高开发效率。
msp430固件程序主要完成对a/d芯片ads7886的控制和对upd720200芯片的通信，其将ads7886芯片采集的数据传送给upd720200。msp430的固件开发需对相应的引脚和时序进行定义，为此我们采用了c51语言编写，开发环境为keil uvision4.0。upd720200固件程序的主要功能是让其将msp430芯片传来的数据传输到上位机，实现超高速数据传输。upd 720200完全符合usb3.0协议，固件程序主要为设置与操作其内部的控制寄存器。nec公司为开发者提供了功能强大的upd720200 sdk开发包，可以非常方便地开发出其固件和wind ows驱动程序。在上位机的应用程序的开发方面，nec公司同样为用户提供了相应的操作简单、功能强大的c++编程接口库函数。我们选用了microsoft visual studio2008作为开发工具，通过相应的库函数与设备驱动程序传递数据，实现了实时数据采集功能。
3 总结
本文详细介绍了采用upd720200为接口usb3.0芯片、msp430为主控芯片，设计与开发了一套usb3.0温度采集传输系统。nec公司为upd720200提供了完整的sdk开发包，缩短了开发周期。我们采用的msp430系列单片机在25mhz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期，再加上16位的数据宽度，其运算速度相对传统的51系列单片机非常快，能充分发挥usb 3.0的带宽。虽然受ads7886芯片采样速率的影响，没有实现超速数据采集，但msp430与upd720200组合无疑是高速数据采集系统开发方面的一种低价高效的优秀方案。
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1. 2 msp430最小系统模块
msp430的最小系统如图3所示，主要由msp430单片机、晶振电路和电源构成。其中p1.4为adc7886串行数据输入端，p2.0～p2.3用于连接usb3.0通信芯片upd720200，p1.6和p1.7连接两个led指示灯，用来显示当前的工作状态。
1.3 usb传输模块
该模块如图4所示，我们选用了nec公司的upd720200作为usb3.0通信芯片，其完全遵循usb3.0的通信协议和接口规范。upd720200的引脚u3txdp1、u3txdn1、u3rxdp1、u3 rxdn1分别与msp430的引脚p2.0～p2.3连接。
其工作原理如下：采集数据时，upd720200收到用户的数据采集请求后，将形成相应的控制信号，通过p2.2、p2.3下传递给msp430;msp430随后对ads7886发出采集数据的控制信号，并将ads7886采集的数据，通过p2.0、p2.1后上传至upd720200;upd720200的sie（串行接口引擎）再将数据送入指定的接收缓冲区内，供usb上位机读取。
2 系统软件设计
系统软件的开发包含了msp430和upd720200的固件程序开发、upd720200的windows驱动程序开发以及usb上位机应用程序的开发。我们可以利用nec公司提供的开发包，大大缩短开发周期，提高开发效率。
msp430固件程序主要完成对a/d芯片ads7886的控制和对upd720200芯片的通信，其将ads7886芯片采集的数据传送给upd720200。msp430的固件开发需对相应的引脚和时序进行定义，为此我们采用了c51语言编写，开发环境为keil uvision4.0。upd720200固件程序的主要功能是让其将msp430芯片传来的数据传输到上位机，实现超高速数据传输。upd 720200完全符合usb3.0协议，固件程序主要为设置与操作其内部的控制寄存器。nec公司为开发者提供了功能强大的upd720200 sdk开发包，可以非常方便地开发出其固件和wind ows驱动程序。在上位机的应用程序的开发方面，nec公司同样为用户提供了相应的操作简单、功能强大的c++编程接口库函数。我们选用了microsoft visual studio2008作为开发工具，通过相应的库函数与设备驱动程序传递数据，实现了实时数据采集功能。
3 总结
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