MSP430光伏智能郵箱方案的具體實(shí)現(xiàn)資料下載

作者 Michael Parks, P.E. Mouser Electronics 上篇和中篇我們介紹了這個(gè)方案的基本構(gòu)成和BOM清單，現(xiàn)在介紹方案的具體實(shí)現(xiàn)。 太陽(yáng)能EH開(kāi)發(fā)板提供了控制電路，當(dāng)太陽(yáng)光亮度足夠時(shí)，太陽(yáng)能面板將為MSP430微控器供電。TI太陽(yáng)能套件中的Cymbet EnerChip電池具有極低的自放電率，這種特性讓它們成為EH應(yīng)用的理想選擇。一旦光線低于適當(dāng)水平，太陽(yáng)能面板套件就會(huì)自動(dòng)開(kāi)始替代EnerChip電池為MSP430提供電力。這是一個(gè)非常方便的集成功能，在電池耗盡之前將為約400 個(gè)RF觸發(fā)通信提供足夠的能量。通過(guò)調(diào)整通信脈沖之間的時(shí)間間隔，你將在沒(méi)有足夠的太陽(yáng)光前提下從這款開(kāi)發(fā)板中獲取大量的使用機(jī)會(huì)。在許多遙感應(yīng)用中該特性都顯得至觀重要。 如果工程師曾經(jīng)使用過(guò)其它微控器平臺(tái)，那么為MSP430編程將相當(dāng)容易上手。位于室內(nèi)的MCU，即LaunchPad開(kāi)發(fā)套件（MSP-EXP430FR5969），帶有一個(gè)包含源代碼和應(yīng)用程序的CD。但是，你需要確保你安裝了TI的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）Code Composer Studio（本文寫(xiě)作時(shí)的最新版本是6.0.1）的最新版本。如果有人曾經(jīng)使用過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的IDE來(lái)，比如Arduino的官方IDE，請(qǐng)不要被這個(gè)更為復(fù)雜的IDE所嚇倒。eZ430-RF2500的隨附教程組織得很好，它包含了調(diào)整預(yù)裝固件所需的一切知識(shí)。如果要上傳新固件，需要使用附帶的USB調(diào)試加密狗。需要提醒的是，哪個(gè)MSP430是遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)（在太陽(yáng)能電池板外側(cè)），哪一個(gè)包含樞紐固件（位于室內(nèi)，在LaunchPad套件中控制設(shè)置物理標(biāo)示的伺服電機(jī)）。 圖4：沒(méi)有硬件，就沒(méi)有軟件。這個(gè)原理電路顯示了MSP430 LaunchPad與伺服電機(jī)的連接，以及郵件已經(jīng)從室外獲取后重置物理標(biāo)志的開(kāi)關(guān)電路。 我們將對(duì)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)MSP430中的預(yù)裝默認(rèn)固件作出最小的調(diào)整。具體來(lái)講，我們正在調(diào)整讀取電池電壓的代碼段，讓它能夠讀取外部模擬輸入管腳上的電壓，在我們的示例中，是指模擬管腳A0?；仡櫱懊娴腂OM列表，太陽(yáng)能套件自帶太陽(yáng)能電池板，一個(gè)MSP430 MCU（即“遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)”），以及兩個(gè)無(wú)線EZ430-RF2500T目標(biāo)板。小點(diǎn)的eZ430-RF2500T板發(fā)送和接收信號(hào)，將郵箱內(nèi)部已經(jīng)暴露于光源下的信息通知給室內(nèi)的MSP430。 圖5：eZ430-RF USB調(diào)試接口和內(nèi)含CC2500低功耗2.4GHz射頻收發(fā)器的EZ430-RF2500T無(wú)線目標(biāo)板。 該EZ430-RF2500T目標(biāo)板的引出線表明遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)MSP430的A0直接連到eZ430-RF2500T目標(biāo)板的引腳3上。這是一個(gè)外部引腳，我們焊接到公頭管腳上，以方便訪問(wèn)。如果你查看過(guò)安裝在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)MSP430模塊的固件，下圖顯示了我們正在修改這行代碼： 圖6：復(fù)用RF2500-SEH MSP430板已安裝的演示代碼，使用Code Composer Studio對(duì)上述代碼行進(jìn)行了調(diào)整。修改后的固件通過(guò)USB加密狗再上傳到EZ430-RF2500T。 保存更改后，我們就可以通過(guò)硬件編程工具USB加密狗上傳新的節(jié)點(diǎn)固件給遠(yuǎn)程MSP430，用于管理太陽(yáng)能采集面板（物理位置位于郵箱外部的面板處）。然后，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它連接了環(huán)境光傳感器（見(jiàn)圖3）并將MSP430目標(biāo)板連接到在EH板（見(jiàn)圖4）。移除跳線JP8，太陽(yáng)能電池板開(kāi)始給主板充電。當(dāng)你把它連接到太陽(yáng)能電池板（Cymbet）時(shí)，請(qǐng)驗(yàn)證MSP430遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上的板載LED開(kāi)始閃爍。有一點(diǎn)要注意的是，如果你關(guān)閉項(xiàng)目電源并存儲(chǔ)EH Cymbet主板時(shí)，注意在存儲(chǔ)EH主板之前更換跳線J8。 在此時(shí)，如果你打算長(zhǎng)久使用該裝置，請(qǐng)注意使用一個(gè)防水外殼，并使用熱縮管和密封膠（也許有點(diǎn)像sugru）以密封外殼，從而保持外部接線整齊。當(dāng)給郵箱安裝這個(gè)設(shè)備時(shí)，如果你住在北半球，請(qǐng)記住，理想地方式是將太陽(yáng)能電池板面向南，以在全年中最大化太陽(yáng)照射。 室內(nèi)裝配部分 我們郵件傳遞通知系統(tǒng)的室內(nèi)部分將需要使用一臺(tái)Windows電腦。如果你無(wú)法為該遠(yuǎn)程項(xiàng)目準(zhǔn)備一臺(tái)電腦，可以在整個(gè)EH項(xiàng)目中只使用微控器，但是使用電腦可以讓你在這個(gè)項(xiàng)目中加入新功能，比如運(yùn)行Python腳本，在狀態(tài)變化時(shí)發(fā)送電子郵件。 室內(nèi)部分包括提到的Windows電腦，它上面將運(yùn)行Processing sketch,負(fù)責(zé)兩個(gè)外部設(shè)備與電腦的接口通信： 1.室內(nèi)MSP430運(yùn)行樞紐固件，并通過(guò)USB調(diào)試硬件“加密狗”連接到計(jì)算機(jī)。 2，TI LaunchPad試驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，控制伺服電機(jī)，以抬高室內(nèi)的物理標(biāo)示。 我們將使用開(kāi)源工具Processing 在稱為 “sketch”的程序中開(kāi)發(fā)我們的桌面應(yīng)用。選擇Processing ，是因?yàn)楫?dāng)你在原型設(shè)計(jì)階段，很少有開(kāi)發(fā)環(huán)境能像Processing這樣，可以簡(jiǎn)單地處理串行通信和創(chuàng)建基本用戶界面（UI）。 更詳細(xì)地總結(jié)一下室內(nèi)硬件裝置，運(yùn)行樞紐固件的MSP430模塊通過(guò)USB調(diào)試硬件加密狗連接到計(jì)算機(jī)。調(diào)試器在計(jì)算機(jī)上將顯示為一個(gè)COM端口。記住具體的COM端口號(hào)，我們將在隨后的 Processing sketch中使用該信息。 其它連接到計(jì)算機(jī)的硬件是，TI LaunchPad試驗(yàn)開(kāi)發(fā)版。通過(guò)它，我們可以與伺服電機(jī)交互，抬升物理標(biāo)示以讓用戶知道該郵件已經(jīng)被傳遞。我們也添加了一個(gè)按鈕，在他們離開(kāi)并獲得郵件之后，用戶可以使用這個(gè)按鈕重置系統(tǒng)（并通過(guò)伺服電機(jī)降低標(biāo)示）。如同所有的數(shù)字I/ O，不要忘記加入上拉或下拉電阻，以防止懸浮輸入端口，否則，最好情況下可能導(dǎo)致應(yīng)用不可靠，最壞情況下你的系統(tǒng)將徹底不可用。 我們Processing sketch的偽代碼如下： 1.讀取EZ430-RF2500T板COM端口的串行數(shù)據(jù)包，而該主板則連接到USB調(diào)試器。 2.解析數(shù)據(jù)包，忽略樞紐數(shù)據(jù)包，只監(jiān)聽(tīng)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包。 3.解析遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包，以尋找ADC中的電壓讀數(shù)。 4.如果電壓讀數(shù)小于4.5V，假定郵件正在被傳遞。 5.發(fā)送串行數(shù)據(jù)包到LaunchPad，讓它知道郵件已經(jīng)被傳遞并抬高標(biāo)示。 控制伺服電機(jī)的LaunchPad 將使用Energia IDE而不是先前的Code Composer Studio來(lái)進(jìn)行編程。該IDE看起來(lái)和 Processing IDE頗為相似，并且兩者之間很容易轉(zhuǎn)換，并且排除通信錯(cuò)誤也更容易一些。固件將等待接收至電腦的一個(gè)特定關(guān)鍵字;在該示例中，該標(biāo)志將是值為“MAIL”的字符串。一旦接收到該關(guān)鍵字，將會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度，抬升標(biāo)示。我們可以使用Energia 網(wǎng)站所提供的伺服電機(jī)庫(kù)，通過(guò)做脈寬調(diào)制占空比計(jì)算抽象所需代碼來(lái)簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī);它將伺服電機(jī)交互化簡(jiǎn)為一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用。此外，我們需要一個(gè)函數(shù)來(lái)處理連接到LaunchPad數(shù)字I/ O引腳之一的復(fù)位按鈕。在該示例中，該函數(shù)將驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以降低標(biāo)示，并允許系統(tǒng)再次監(jiān)聽(tīng)串行端口而來(lái)的“MAIL”標(biāo)志。 結(jié)論 目前存在大量的微控器平臺(tái)（和軟件工具），而使用德州儀器（TI）的LaunchPad開(kāi)發(fā)板是入手的一個(gè)最佳方式。MSP430具有極低的功耗需求，在電源效率至關(guān)重要的能量采集應(yīng)用中是一個(gè)理想的選擇。無(wú)論你是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師或業(yè)余愛(ài)好者，學(xué)習(xí)不同的平臺(tái)是非常有價(jià)值的一個(gè)技能。接觸各種平臺(tái)給工程師帶來(lái)更大的靈活性，更利于解決特定問(wèn)題時(shí)考慮出所有可能的方案。在該示例中，我們采用TI MSP430微控器來(lái)作為遠(yuǎn)程郵件傳遞通知系統(tǒng)中的潛在方案。你將如何修改來(lái)滿足你的需求？或者你是否會(huì)重新調(diào)整設(shè)計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)一個(gè)完全不同的應(yīng)用？ 作者簡(jiǎn)介 Michael Parks, P.E.是Green Shoe Garage的所有者，這是一個(gè)提供定制電子設(shè)計(jì)的工作室和技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)，它位于馬里蘭州南部，他還是一個(gè)播客，提升公眾對(duì)科技的認(rèn)知，Michael 擁有專業(yè)工程師資質(zhì)并擁有約翰霍普金斯系統(tǒng)工程大學(xué)碩士學(xué)位。 貿(mào)澤電子微信號(hào)傳播技術(shù)干貨，發(fā)布文章均為獨(dú)家原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明如下信息： 出處：貿(mào)澤電子公共號(hào) 微信號(hào)：mouserelectronics 對(duì)于未經(jīng)許可的復(fù)制和不符合要求的轉(zhuǎn)載我們將保留依法追究法律責(zé)任的權(quán)利 (mbbeetchina)