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MSP430F5529 3D打印機(jī)解決方案

文章來源：更新時(shí)間：2015/11/20 11:47:00

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TI的MSP430系列超低功耗微控制器由幾款器件組成，具有不同的外設(shè)集，面向各種應(yīng)用。優(yōu)化的架構(gòu)和多種低功耗模式為便攜式測(cè)量應(yīng)用延長(zhǎng)了電池壽命。該器件具有功能強(qiáng)大的16位RISC CPU、16位寄存器和恒定發(fā)生器，有助于實(shí)現(xiàn)更高的代碼效率。數(shù)控振蕩器（DCO）能夠在3.5µs內(nèi)從低功耗模式喚醒并進(jìn)入活動(dòng)模式。
MSP430F5529、MSP430F5527、MSP430F5525和MSP430F5521微控制器集成了支持USB2.0的USB和PHY、4個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè)高性能12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、2個(gè)通用串行通信接口（USCI）、硬件乘法器、DMA、具有報(bào)警功能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和63個(gè)I/O引腳。MSP430F5528、MSP430F5526、MSP430F5524和MSP430F5522包含所有這些外設(shè)，但I(xiàn)/O引腳為47個(gè)。
MSP430F5519、MSP430F5517和MSP430F5515微控制器集成了支持USB 2.0的USB和PHY、4個(gè)16位定時(shí)器、2個(gè)通用串行通信接口（USCI）、硬件乘法器、DMA、具有報(bào)警功能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊和63個(gè)I/O引腳。MSP430F5514和MSP430FF5513包含所有這些外設(shè)，但I(xiàn)/O引腳為47個(gè)。
典型應(yīng)用包括模擬和數(shù)字傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和其他需要連至各種USB主機(jī)的應(yīng)用。

MSP430F5529主要特性
低電源電壓范圍：3.6V~1.8V
超低功耗
活動(dòng)模式（AM）：所有系統(tǒng)時(shí)鐘均運(yùn)行，290µA/MHz@8MHz、3.0V、閃存程序執(zhí)行（典型值），150µA/MHz@8MHz、3.0V、RAM程序執(zhí)行（典型值）
待機(jī)模式（LPM3）：帶有晶體的實(shí)時(shí)時(shí)鐘、看門狗和電源監(jiān)控器在運(yùn)行，全RAM保持，快速喚醒：1.9µA@2.2V，2.1µA@3.0V（典型值）；低功耗振蕩器（VLO）、通用計(jì)數(shù)器、看門狗和電源監(jiān)控器在運(yùn)行，全RAM保持，快速喚醒：1.4µA@3.0V（典型值）
關(guān)機(jī)模式（LPM4）：全RAM保持，電源監(jiān)控器在運(yùn)行，快速喚醒：1.1µA@3.0V（典型值）
關(guān)斷模式（LPM4.5）：0.18µA@3.0V（典型值）
能夠在3.5µs（典型值）內(nèi)從待機(jī)模式喚醒
16位RISC架構(gòu)，擴(kuò)展內(nèi)存，高達(dá)25MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘
靈活的電源管理系統(tǒng)
具有可編程調(diào)節(jié)內(nèi)核電源電壓、全面集成的LDO
電源電壓監(jiān)視、監(jiān)測(cè)和掉電
統(tǒng)一的時(shí)鐘系統(tǒng)
用于實(shí)現(xiàn)頻率穩(wěn)定的FLL控制環(huán)路
低功耗低頻內(nèi)部時(shí)鐘源（VLO）
低頻校準(zhǔn)內(nèi)部參考源（REFO）
高達(dá)32MHz的高頻晶體（XT2）
16位定時(shí)器TA0，帶有5個(gè)捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時(shí)器TA1，帶有3個(gè)捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時(shí)器TA2，帶有3個(gè)捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時(shí)器TB0，帶有7個(gè)捕捉/比較影子寄存器的Timer_B
2個(gè)通用串行通信接口
USCI_A0和USCI_A1支持：增強(qiáng)型UART支持自動(dòng)波特率檢測(cè)、IrDA編碼器與解碼器、同步SPI
USCI_B0和USCI_B1支持：I²C^TM、同步SPI
全速通用串行總線（USB）
集成式USB-PHY
集成式3.3V和1.8V USB電源系統(tǒng)
集成式USB-PLL
8個(gè)輸入和8個(gè)輸出端點(diǎn)
12位模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器（僅限于MSP430F552x），具有內(nèi)部參考、采樣保持和自動(dòng)掃描特性
比較器
支持32位運(yùn)算的硬件乘法器
串行板載編程，無需外部編程電壓
3通道內(nèi)部DMA
具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘特性的基礎(chǔ)定時(shí)器

圖1 MSP430F5529框圖

3D打印機(jī)參考設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)是用于控制基于單個(gè)擠出機(jī)的3軸3D打印機(jī)的完整系統(tǒng)。該系統(tǒng)由MSP430F5529 LaunchPad進(jìn)行管理，并利用DRV8846實(shí)現(xiàn)精度步進(jìn)電機(jī)控制。CSD18534Q5A用作溫床加熱器、擠出機(jī)加熱器和冷卻風(fēng)扇的低側(cè)開關(guān)。DRV5033霍爾傳感器充當(dāng)非接觸式限位開關(guān)。

3D打印機(jī)參考設(shè)計(jì)特性
包含MCU、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、加熱器輸出、傳感器輸入和SD卡槽的完整3D打印機(jī)控制器
使用DRV8846自適應(yīng)衰減實(shí)現(xiàn)精確的步進(jìn)電機(jī)電流調(diào)節(jié)
霍爾傳感器限位開關(guān)不受污染物影響且永不磨損
來自CSD18534Q5A的高電流加熱器輸出，導(dǎo)通阻抗低至7.8mΩ
由單個(gè)2V電源供電
系統(tǒng)已經(jīng)過全面測(cè)試和實(shí)踐檢驗(yàn)

主要的TI器件
DRV5033
DRV8846
CSD18534Q5A
MSP430F5529
UA78M33

圖2 3D打印機(jī)參考設(shè)計(jì)外形圖

3D打印機(jī)控制器（12V）參考設(shè)計(jì)
3D打印機(jī)控制器（12V）參考設(shè)計(jì)是一個(gè)用于控制基于單個(gè)擠出機(jī)的3軸3D打印機(jī)的完整系統(tǒng)。該控制器由12V電源供電，面向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、溫床加熱器、擠出機(jī)加熱器和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器。為了給微控制器和傳感器供電，電源電壓可調(diào)低至3.3V。
該設(shè)計(jì)利用MSP430F5529 LaunchPad（主板）和3D打印機(jī)專用BoosterPack（子板）來提供系統(tǒng)解決方案。MSP430F5529微控制器用于控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電源開關(guān)。該微控制器可以接受來自于USB連接或板載micro-SD卡的命令。4個(gè)DRV8846用于驅(qū)動(dòng)軸和擠出機(jī)步進(jìn)電機(jī)。3個(gè)CSD18534Q5A用作溫床、熱端和風(fēng)扇的電源開關(guān)。UA78M33CDCY為微控制器和傳感器將輸入電源電壓調(diào)低至3.3V�？刂破骺梢越邮軄碜杂�6個(gè)限位開關(guān)和3個(gè)熱敏電阻的信號(hào)。該參考設(shè)計(jì)將DRV5033用作非接觸限位開關(guān)，以便檢測(cè)安裝在各個(gè)軸上的磁體。