單片機的拓撲結構 - 基于MSP430F169的多路電阻測量系統設計

　　3．2 單片機的拓撲結構

　　由于MSP430F169單片機的串行通信模塊USART0可以設置成I2C模式進行工作。在多路電阻測量系統中，主機和從機通過各自的串行通信模塊USART0進行I2C主／從雙向通信，主機和從機都能夠接收和發(fā)送數據，但總線的時鐘信號SCL、起始信號、終止信號都由主機產生。I2C總線在實現時，只需將主機和從機的管腳P3．1（SDA）和管腳P3．3（SCL）相連，并將管腳設置成I2C模式，同時I2C總線必須通過兩個電阻分別將總線的SDL和S拉高。單片機的拓撲圖如圖4所示。

　　4 軟件設計

　　4．1 雙機通信的實現

　　MSP430單片機的I2C模塊有主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收4種工作模式。雙機通信程序設計主要包括初始化程序、主機模式程序、從機模式程序和中斷服務程序四部分。

　　初始化程序包括設置單片機P3．1（SDA）和管腳P3．3（SCL）為為傳輸端口，端口方向。設置系統時鐘，系統時鐘由主機產生，選擇SMCLK為系統時鐘。I2C模塊初始化，將控制寄存器U0CTL的控制使能位（I2CEN）置1。U0CTL一個8位的寄存器。通過對該寄存器的設置來確定通信模式、通信協議和校驗位的選擇。

　　主機模式程序功能是在主機模式下完成數據的收發(fā)。首先要對主機接收、發(fā)送初始化，定義主機的地址，對R／W位置位設置接收模式，對中斷寄存器I2CIE設置定義中斷使能。主機接收、發(fā)送初始化程序在每次數據收發(fā)時調用。通過對I2CRM，I2CSTP，I2CSTT三個寄存器位設置控制數據發(fā)送和接收，主機產生時鐘信號、起始和停止信號。

　　從機模式程序中數據收發(fā)初始化部分與主機模式程序相同，值得注意的是，數據的收發(fā)過程是由I2C模塊自動控制，從機接收數據時隨主機產生的時鐘信號在總線上接收串行數據，并對接收的數據應答。從機發(fā)送數據時，從機接收到主機發(fā)送的匹配的設備地址和主機的數據接收請求后，主機產生時鐘脈沖，從機向總線發(fā)送數據。

　　中斷服務程序的功能是實現主機和從機的數據收發(fā)，MSP430中I2C模塊的是多源中斷，8個中斷源的中斷共用一個中斷向量，中斷向量寄存器I2CIV的內容決定當前是哪個中斷標志引起中斷事件。當優(yōu)先級最高的中斷在寄存器I2CIV中產生對應值時，由此判斷中斷源并進入對應的主機模式程序和從機模式程序中，通過這2個程序中斷寄存器I2CIE使能操作，完成對應的中斷事件。從而實現主機和從機問數據的收發(fā)。

　　4．2 數據采集與處理

　　數據采集部分主要是從單片機通過A／D通道采集接入恒流源電路的待測電阻上產生的電壓，并進行處理。MSP430F169的A／D轉換具有單通道單次轉換、單通道多次轉換、序列通道單次轉換、序列通道多次轉換模式4種模式?？紤]到有8路采集，每個通道每次測量要采集256次數據，因此選用序列通道多次轉換模式。A／D轉換電路通過模擬通道進行多通道重復轉換，使其采集流經待測電阻的電壓數據不斷自動更新，轉換結果順序的存放在轉換存儲寄存器中。ADC12MCTLx寄存器的EOS位定義最后一個通道轉換完成后表示一次序列通道轉換完成，觸發(fā)信號會觸發(fā)下次序列通道轉換。數據的采樣時間間隔由定時器A控制，每次定時器A中斷到來時讀取A／D采集的數據，在讀取前停止A／D轉換，讀取完畢后重啟A／D采集，當數據采集完畢后設置標志位通知其他程序已獲得新數據，通過全局變量來實現與其他處理程序數據交互。采樣流程圖5所示。數據處理方面，為了提高電阻測量的精度，每個測量通道在每次測量時采集256組數據，從機對采集的這256組數據進行算術平均后再通過運算得出每個通道所測量的電阻值。