SoC MSP430FR600 для ультразвуковых расходомеров

Компания Texas Instruments представляет систему-на-кристалле для ультразвуковых счетчиков воды и тепла, базирующихся на микроконтроллере серии MSP430FR600x (рис. 1). Модуль USS (ultrasonic sensing solution), входящий в состав устройства, обеспечивает высокую точность измерения в широком диапазоне скоростей потока. Данная архитектура позволяет достичь сверхнизкого энергопотребления в сочетании с низкой стоимостью системы, благодаря высокой интеграции, требующей очень мало внешних компонентов. MSP430FR600x осуществляет высокоскоростное преобразование сигнала с помощью АЦП и последующую оптимизированную цифровую обработку интегрированным модулем ускорителя с низким энергопотреблением (LEA).

Модуль USS (рис. 2) включает в себя программируемый генератор импульсов (PPG) и физический интерфейс (PHY) с низкоимпедансным драйвером для оптимального возбуждения датчика и получения наилучших результатов для дрейфа нулевого потока (ZFD). В приемном тракте имеется программируемый усилитель (PGA) и высокоскоростной 12-разрядный сигма-дельта АЦП (SDHS) для получения сигнала высокой точности от стандартных ультразвуковых преобразователей. Кроме того, MSP430FR600x содержит другие периферийные устройства позволяющие улучшить системную интеграцию для измерений. Этот микроконтроллер имеет LCD-драйвер, RTC, 12-разрядный SAR АЦП, аналоговый компаратор, ускоритель шифрования (AES256) и модуль CRC.

MSP430FR600x поддерживается обширной экосистемой аппаратного и программного обеспечения с образцами проектов и примерами кода для быстрого начала проектирования. TI также предоставляет свободное программное обеспечение, включая центр ультразвукового проектирования, библиотеки программного обеспечения ультразвукового зондирования и пакет документации для микроконтроллеров MSP430.

Особенности:

Лучшее в своем классе ультразвуковое измерение потока воды со сверхнизким энергопотреблением;
- Точность дифференциального времени полета (dTOF): 100 пс;
- Высокоточное разрешение измерения времени: 20 пс;
- Способность обнаруживать низкие скорости потока (от 4 до 6 л/ч);
- общее потребление тока при одном измерении в секунду: 3.8 мкА;
Соответствие стандартам ISO 4064, OIML R49 и EN 1434;
Возможность прямого подключения стандартных ультразвуковых датчиков (до 2.5 МГц);
Интегрированный AFE ультразвукового датчика;
Ускоритель с низким энергопотреблением (LEA);
Встроенный микроконтроллер:
- 16-битная RISC-архитектура, до 16 МГц;
- широкий диапазон напряжения питания: 3.6…1.8 В;
Оптимизированные режимы сверхнизкого потребления:
- активный режим: 120 мкА/МГц;
- режим ожидания 450 нА с часами в реальном времени (RTC) (LPM3.5);
- потребление в выключенном состоянии: 30 нА (LPM4.5);
FRAM-память:
- до 256 КБ энергонезависимой памяти;
- ультранизкое потребление при записи;
- быстрая запись на 125 нс/слово (64 KB за 4 мс);
- унифицированная память – программа и хранение данных в одном пространстве;
- 1015 циклов записи;
- радиационно-стойкая и не чувствительная к магнитным полям;
Интеллектуальные цифровые периферийные устройства;
Аналоговые устройства с улучшенными характеристиками;
Многофункциональные порты ввода/вывода;
Безопасность кода и шифрование;
Универсальный последовательный интерфейс eUSCI;
Гибкая система тактирования;
Средства разработки и программное обеспечение:
- графический пользовательский интерфейс Ultrasonic Sensing Design Center;
- библиотека программного обеспечения для ультразвуковых приложений;
- EVM430-FR6047 - модуль счетчика воды;
- MSP-TS430P-100E - плата для 100-контактного корпуса;
- MSP430Ware - пакет документации для микроконтроллеров MSP430