应用简介

实现

该解决方案使用 MSP430FR2433 MCU 的内部 ADC 窗口比较器和外部电阻器来监控电源电压。图 1-1 展示了电阻 R₁ 和 R₂ 如何分配电源电压 (V_supply)，以及分压 (V_in) 如何连接至 ADC 输入通道。根据Equation1 计算输入电压。如果 V_supply 为 3.3V，那么 V_in 将为 1.1V。

内部 1.5V 基准电压 (V_REF) 被选作 ADC 基准电压，但可通过轻松更改固件来选择 AVCC 或外部基准电压。ADC 窗口比较器的初始高、低压阈值由固件中的 ADC_THR_HIGH_INIT 和 ADC_THR_LOW_INIT 宏定义，并分别根据Equation2 和Equation3 计算得出。

RTC 计数器模块用作外部 RTC，可提供 POSIX 格式的当前实时时间。主机可设置初始时间，然后通过 UART 接口读取当前时间。内部 32768Hz REFO 振荡器用作 FLL 基准的时钟源和 ADC 触发器的计时器。16MHz SMCLK 用作 RTC 计数器和 UART 模块的时钟源。或者，如果更改 MSP430FR2433 LaunchPad 开发套件上的晶体选择电阻器并将 __ENABLE_XT1__ 符号添加到 CCS 工程中的编译器设置，则可使用外部 32768Hz 晶体作为时钟源。

如果电源电压降至 3V 以下，V_in 会降至 1V 以下，低于 V_th(low)。如果电源电压升至 3.6V 以上，V_in 会升至 1.2V 以上，高于 V_th(high)。在以上任一情况下，都会触发 ADC 窗口比较器中断。在 ADC 中断服务例程 (ISR) 中，当前时间戳存储在 FRAM 中以记录断电或尖峰事件。通过更改电阻分压器以及固件中的 ADC_THR_HIGH_INIT 和 ADC_THR_LOW_INIT 宏，可根据特定应用要求监控不同的电压电平。

ADC 窗口比较器输入电压 (V_in) 根据分压器中两个电阻的比值设定。即使这一比值保持恒定，选择实际电阻值时也需要考虑一些权衡因素。电阻较低时，通过分压器的电流会增加。若要了解如何选择尺寸优化的电阻，请参阅优化比较器上的电阻分压器。

另一种情况是将分压器的接地端连接到 MCU 的某个 GPIO，而不是将电路板接地端直接连接到 R₁ 电阻。测量 V_in 时设置 GPIO 输出为低电平可代替连接到 R₁ 电阻的接地端，不测量 V_in 时设置 GPIO 输出为高电平则可降低分压电路的静态功耗。

MSP430FR2433 LaunchPad 开发套件用于测试此解决方案，但它可用于具有适当外设支持和代码迁移的任意 MSP430 MCU。LaunchPad 的 eZ-FET 反向通道 UART 接口可在 9600 波特下连接到 PC 终端程序或 GUI Composer，用于评估和进一步测试。

该固件采用以下 UART 通信协议：

对于 READ 命令，请求将数据字节作为来自 MSP430 MCU 的响应。每个响应的命令字节都包含在内，以便更轻松地识别数据。对于 WRITE 命令，数据字节会发送至待处理的 MSP430 MCU。会首先向时间戳和阈值数据发送 LSB。时间戳数据应解释为 D3D2D1D0h，阈值数据应解释为 D1D0h。

性能

该解决方案使用 ADC 窗口比较器来监控电源电压，只要检测到断电或尖峰事件，就会在 FRAM 中存储一个时间戳。默认情况下，FRAM 具有写保护功能。FRAM 仅在必须存储时间戳时才不受保护，然后在写入后又再次受到保护。

使用 ADC 窗口比较器可轻松设置不同的电压阈值。与普通 ADC 输入相比，ADC 窗口比较器的主要优势是 CPU 不需要评估输入电压。这些阈值由 ADC 模块自动监控，无需唤醒 CPU，从而降低功耗并增加整体带宽。该解决方案使用外部电阻分压器，因此还可以监控高于 MCU 电源电压的电压。主机可通过发送 ADC_READ_THR_HIGH 和 ADC_READ_THR_LOW 命令从 MSP430 MCU 请求电流阈值。主机还可通过发送 ADC_WRITE_THR_HIGH 和 ADC_WRITE_THR_LOW 命令使用新阈值来更改电流阈值。

器件中的 RTC 计数器模块会每秒更新一次实时时间。主机可通过向 MSP430 MCU 发送 RTC_READ_TIME 命令来请求当前实时时间。如果必须更新实时时间，主机可发送 RTC_WRITE_TIME 命令以及当前实时时间。还可通过分别发送 RTC_READ_THR_HIGH 和 RTC_READ_THR_LOW 命令来请求高阈值和低阈值的最新时间戳。例如，在 MSP430 MCU 断电并重新上电后，主机可发送 RTC_READ_THR_LOW 命令来了解断电的发生时间。此外，只要超过阈值，固件就会自动向主机发送时间戳。

对于独立演示，可使用 PC 终端程序（例如 Docklight、Tera Term 等）作为主机。图 1-2 中显示了一个示例，该示例演示了所有命令和数据，包括读取初始 RTC 时间、设置新时间和读取时间以确认其已更新。注意 RTC_WRITE_TIME 命令已在 09:54:06 发送给 MSP430 MCU 并设为 78563412h。1 秒后（即 09:54:07）发送了 RTC_READ_TIME 命令，回复显示当前时间戳值递增至 78563413h，增幅为 1 秒。请注意，不受支持的命令 95h 也被发送，但该命令已被 MSP430 MCU 正确忽略。

对于 GUI 演示，GUI 可用作主机，如图 1-3 所示。可通过点击第一部分中的“CURRENT TIMESTAMP”按钮来读取 RTC。可通过在文本框中输入 8 位 POSIX 时间戳并按 Enter 来设置新时间戳。通过移动滑块或在文本框中输入新值，然后按 Enter，可在第二部分中调整 ADC 窗口比较器的高低阈值。此部分中的按钮还可用于从 MSP430 MCU 请求阈值。GUI 会自动防止阈值重叠或超过最大值。点击第三部分中的“HIGH THRESHOLD”和“LOW THRESHOLD”按钮（例如，在电源故障后），则可从 MSP430 MCU 请求最新的时间戳。否则，只要输入电压超过某个阈值，系统就会自动更新文本框中的时间戳。请注意，通过删除 CCS 工程中编译器设置中的 __ENABLE_GUI__ 符号，重新编译代码并对器件进行编程，可在独立模式下使用 GUI 演示代码。