基于MSP430的超低功耗工业传感器技术-上篇

大家好 首先我先自我介绍 一下 我叫宋洋 我是来自TI的 MSP430传感机的产品 工程师 我们大家可能都知道 TI的业务分成两大块 一大块就是我们的嵌入式处理器 另一块是我们的模拟产品 那我 我所来自的部门是做MSP430 单片机的 它是属于我们TI的 嵌入式这个大业务的 今天看了一下我们的这个 主题演讲 我发现我是比较荣幸的 唯一一个做一些产品 部门的代表 其他的都是这个 模拟的讲师 那今天我给大家带来 的主题是什么呢？我今天主要的 主题是我们MSP430这个 单机在工业 这个sensing也就是 工业感应一些一系列的方案 大家之前在早上开场的时候 张博也介绍了这个工业4.0 或者 是2025计划这个…这个概念 最近很火 那提到这个…提到 这个工业4.0的概念到落实到我们具体的实践 那我今天这个主题 会涉及到其中的一部分 是对 前端的一部分 大家都知道工业 4.0其实简单来说就是一个 工业自动化升级的过程 就是它是 让这个工业的生产过程和这个 检测的过程更加的智能化 更加 自动化 那要想达到这样的一个 自动化的水准要靠什么呢？首先要 靠这个非常先进的…非常 升级智能的检测技术 能够检测在 工业产线上面的各种各样的变化 通过检测这些变化并且做出 相应的反应来提高我们这个工业 产线的就是自动化的水平 通过这 一系列我们的就是工业4.0的 这个概念才能最终的落地 这是 今天的内容 我今天的内容大概 分成三个部分 首先就是跟大家 探讨一下 就是TI所理解的 我们这个工业检测 它的一个主要 的概念 它的主要的这个架构是 什么样子的 然后第二个部分是 介绍一下我们认为其他任务的 就是客户 因为我们的用户在 实际的实现这个工业检测过程中 可能遇到的困难 可能遇到的问题 那我们的430这款单片机 能够帮助客户 帮助用户解决 什么样的问题 那最终第三部分是 我会介绍一些我们TI 所设计的TI主干 那这些TI主干 就是早上张博义介绍的 就是 它是一个一整套的 包括 包括原理图 希望能够过这些TI主干 抛砖引玉 能够帮助大家能够在我们的设计中更快地来设计 我们的这个工业自动化领域方面 的相关应用 好 那首先第一部分 我跟大家探讨一下 就是TI所认为的 我们这个工业自动化的最前端 也就是我们这个工业检测 它是 一个什么样的拓扑架构 我们认为 架构 那我其实这张图怎么理解 比较好呢 我认为就是其实我们的 一个工业传感器就像一个 机器人 在最前线的一个士兵 这个士兵呢 他有几部分 首先这个士兵肯定要有眼睛和 耳朵 那眼睛耳朵是哪一部分呢？ 也就是这个最左边的这一部分 也就是我们各种各样的传感器 它的 作用是眼睛耳朵 它能够去 观察我们这个比如说压力的 变化 比如说温度的变化 比如说 各种各样偏执湿度温度这类的 变化 那首先这些…这些信息是我们 工业自动化传感器节点的 第一守则 第一手信号或者是我们 第一手信息的来源 那有了这些 信息之后 我们要经过这部分 我们在电路上是叫做这个信号 调理 但如果做一个比喻的话 就相当于是我们这个士兵的 神经系统 也就是说我们的眼睛 我们的耳朵看到的东西 听到的东西 通过我们的神经系统进行 处理 变成一些对我们这一部分 对我们这个士兵的大脑可以有效 处理有效存储、有效传输的信息 或者是信号 那这部分刚才说了 就是我们的一系列的像单片机也好 像这个处理器也好 各种各样的这方面的信息 这个就相当于我们这个士兵的 大脑 它的主要的功能就是有效的 去把很多的这些可能前面都是 一些模拟量 把这些模拟量转换成 数字量 有效地先进行分析 或者 进行存储 在这…在这个过程之后 那我们还有一个非常重要的部分 也就是我们士兵的嘴巴 我们接收 到的信息要把这些信息传输 出去 要把这些信息讲出去 讲出去 就需要通信 那我们常用的工业上 的通讯有哪些？就列在最右边的这里 大概分成三个种类 最上面的 就是4到20毫安这个电流环 它本质上是一个模拟条…模拟 通信 也就是它是通过模拟量来传输信息的 简单来讲 大家都知道我们这个感受信号 无非就是传输零和一两种信号 那我们很简单 我们的4到20毫安 电流环 它的传播就是 如果传出 四毫安的电流就是零 如果你传出 20毫安的电流就是一 那就是 模拟条 其实它本质上是靠模拟量 来传递信号那第二类是我们的 数字数字传输 它就相当于 在我的那个模拟量上面加载 一些调制方法 比如我们比较 熟悉的FSK ASK这一类的数字 调制技术 它的作用就是可以 有协议 可以有编码 能够提高这个 产出的效率 提高这个边界码纠错 的能力 那第三…第三个种类大家都 非常熟悉了 也比较热门 就是我们 这种无线的传输 典型的例子是 VB或者是wifi 当然是工业 工业上的wifi 但这张图的话 基本上就是我们TI所认为的 一个工业传感器节点 或者是我们 的工业传感 它的一个大致的 一个结构 那今天我所要讲的内容 也就是因为我来自430 就是 我们是一个单片机产品 我们这个 单片机产品肯定不是这…这上面 所有的功能我们都可以去做 我们今天 我们430主要就是 能解决哪一块的问题 我这里用 红色的框已经标出来了 那么就是 我们430 我们的430集成了 像预放或者是AC比较器 或者是说我的转换器这一类的 模拟外设 这些外设是可以 帮助我们实现这个信号调理的 功能 另外我们的单片机是一个 16…16位的瑞斯克架构的 CPU 那它可以做一些信号的 处理和一些信号的陈述 最终呢 我们这个单片机 因为它是有 CPU的 那我们可以去实现 一部分的传输功能