文档介绍：基于MSP430的极低功耗系统设计
摘要MSP4 30是TI公司出品的一款功能强大的1 6位单片机，其显著特点是具有极低的功 耗。本文对构造以MSP430为基础的极低功耗系统作了有益的探讨，对于设计各种便携式设 备都具有较高的参考价值。
1影响系统功耗的主要因素
对于一个数字系统而言，其功耗大致满足以下公式：P=CV2f,其中C为系统的负载电容， V为电源电压，f为系统工作频率。山此可见，功耗与电源电压的平方成正比，因此电源电 压对系统的功耗影响最大，其次是工作频率，再就是负载电容。负载电容对设计人员而言， 一般是不可控的，因此设计一个低功耗系统，应该考虑在不影响系统性能的前提下，尽可能 地降低电源的电压和使用低频率的时钟。下面对TI公司新出的MSP430来具体探讨这个问 题。
2基于MSP430极低功耗系统的设计
MSP430具有工业级16位RISC,其I / O和CPU可以运行在不同的时钟下。CPU功耗可以 通过开关状态寄存器的控制位来控制：正常运行时电流160UA,备用时为0. 1UA,功耗 极低，为设计低功耗系统提供了有利的条件。
图1是我们设计的以MSP430为CPU的”精密温度测试仪”(下面简称测试仪)。该产品使用电 池供电，体积小巧，携带方便。
⑴电源电压
在使用时应该尽可能地选择最低的电源电压o对于MSP430而言，可用的最低电压是很低的, 最低可达1. 8 Vo我们使用TI公司推荐使用的3 Vo通常的电源只提供5 V电压，因此， 需要将5V电压山一个3 V的稳压管降压后给CPU供电，也可以直接锂电池供电。3V不 是标准的TTL电平，因此，在使用时需要用接口电路使CPU的非TTL标准电平能与TTL 标准电平的器件连接。这些接口电路应该也是低功耗的，否则会造成一方面使用低电压降低 了功耗，另一个方面使用额外的接口电路又增加了系统的功耗。或者直接使用支持3V电压 的外围芯片。
时钟频率
从低功耗的角度看，需要较低的频率，但是在实时应用中为了快速响应外部事件又需要有比 较快的系统时钟。这就需要系统具有两个高低不同的频率，在需要的时候可以在两个频率之 间进行切换。为了保证切换迅速、时间延迟少，又要求低Q值振荡器，同时切换时往往造 成时钟频率的不稳定，这对于要求频率稳定的系统，如实时时钟RTC而言又是不适合的。 设计一个完全达到以上要求的时钟系统是很困难的，MSP430采用了一种折衷办法，即在 CPU外使用一个较低的频率为32 768 Hz的钟表晶体振荡器生成辅助时钟ACLK,能够保证 一些低频率应用场合的要求，对于一些低频工作的外设而言可以直接作为信号源或时钟，而 无需增加额外的分频电路；同时，在CPU内部使用结合数宁控制振荡器DCO的FLL技术， 将ACLK倍频升高，作为系统的主时钟MCLKo它使得指令能够在较低晶振下获得高时钟
时的运行速度，能够满足高速实时的要求。低、高频之间的切换只需6u So对于149型号 的芯片而言，更具有第三个频率SMCLK可供外设使用，它可外接二个晶振,当设置DCOR=0 时SMCLK使用DCOCLK,当DCOR=I时SMCLK使用第二个外接晶振X2» X2的频率一 般比XI要高，这样便又可以满足高速外设的要求。
低功耗软件控制
MSP430的工作模式通过模块的智能化运行管理和C