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MSP430F5529 3D打印機解決方案

文章來源：更新時間：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，具有不同的外設集，面向各種應用。優化的架構和多種低功耗模式為便攜式測量應用延長了電池壽命。該器件具有功能強大的16位RISC CPU、16位寄存器和恒定發生器，有助于實現更高的代碼效率。數控振蕩器（DCO）能夠在3.5µs內從低功耗模式喚醒并進入活動模式。
MSP430F5529、MSP430F5527、MSP430F5525和MSP430F5521微控制器集成了支持USB2.0的USB和PHY、4個16位定時器、1個高性能12位模數轉換器（ADC）、2個通用串行通信接口（USCI）、硬件乘法器、DMA、具有報警功能的實時時鐘模塊和63個I/O引腳。MSP430F5528、MSP430F5526、MSP430F5524和MSP430F5522包含所有這些外設，但I/O引腳為47個。
MSP430F5519、MSP430F5517和MSP430F5515微控制器集成了支持USB 2.0的USB和PHY、4個16位定時器、2個通用串行通信接口（USCI）、硬件乘法器、DMA、具有報警功能的實時時鐘模塊和63個I/O引腳。MSP430F5514和MSP430FF5513包含所有這些外設，但I/O引腳為47個。
典型應用包括模擬和數字傳感器系統、數據記錄器和其他需要連至各種USB主機的應用。

MSP430F5529主要特性
低電源電壓范圍：3.6V~1.8V
超低功耗
活動模式（AM）：所有系統時鐘均運行，290µA/MHz@8MHz、3.0V、閃存程序執行（典型值），150µA/MHz@8MHz、3.0V、RAM程序執行（典型值）
待機模式（LPM3）：帶有晶體的實時時鐘、看門狗和電源監控器在運行，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）、通用計數器、看門狗和電源監控器在運行，全RAM保持，快速喚醒：1.4µA@3.0V（典型值）
關機模式（LPM4）：全RAM保持，電源監控器在運行，快速喚醒：1.1µA@3.0V（典型值）
關斷模式（LPM4.5）：0.18µA@3.0V（典型值）
能夠在3.5µs（典型值）內從待機模式喚醒
16位RISC架構，擴展內存，高達25MHz的系統時鐘
靈活的電源管理系統
具有可編程調節內核電源電壓、全面集成的LDO
電源電壓監視、監測和掉電
統一的時鐘系統
用于實現頻率穩定的FLL控制環路
低功耗低頻內部時鐘源（VLO）
低頻校準內部參考源（REFO）
高達32MHz的高頻晶體（XT2）
16位定時器TA0，帶有5個捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時器TA1，帶有3個捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時器TA2，帶有3個捕捉/比較寄存器的Timer_A
16位定時器TB0，帶有7個捕捉/比較影子寄存器的Timer_B
2個通用串行通信接口
USCI_A0和USCI_A1支持：增強型UART支持自動波特率檢測、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
集成式USB-PLL
8個輸入和8個輸出端點
12位模數（A/D）轉換器（僅限于MSP430F552x），具有內部參考、采樣保持和自動掃描特性
比較器
支持32位運算的硬件乘法器
串行板載編程，無需外部編程電壓
3通道內部DMA
具有實時時鐘特性的基礎定時器

圖1 MSP430F5529框圖

3D打印機參考設計
此設計是用于控制基于單個擠出機的3軸3D打印機的完整系統。該系統由MSP430F5529 LaunchPad進行管理，并利用DRV8846實現精度步進電機控制。CSD18534Q5A用作溫床加熱器、擠出機加熱器和冷卻風扇的低側開關。DRV5033霍爾傳感器充當非接觸式限位開關。

3D打印機參考設計特性
包含MCU、步進驅動器、加熱器輸出、傳感器輸入和SD卡槽的完整3D打印機控制器
使用DRV8846自適應衰減實現精確的步進電機電流調節
霍爾傳感器限位開關不受污染物影響且永不磨損
來自CSD18534Q5A的高電流加熱器輸出，導通阻抗低至7.8mΩ
由單個2V電源供電
系統已經過全面測試和實踐檢驗

主要的TI器件
DRV5033
DRV8846
CSD18534Q5A
MSP430F5529
UA78M33

圖2 3D打印機參考設計外形圖

3D打印機控制器（12V）參考設計
3D打印機控制器（12V）參考設計是一個用于控制基于單個擠出機的3軸3D打印機的完整系統。該控制器由12V電源供電，面向步進電機驅動器、溫床加熱器、擠出機加熱器和風扇驅動器。為了給微控制器和傳感器供電，電源電壓可調低至3.3V。
該設計利用MSP430F5529 LaunchPad（主板）和3D打印機專用BoosterPack（子板）來提供系統解決方案。MSP430F5529微控制器用于控制步進電機驅動器和電源開關。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DRV8846用于驅動軸和擠出機步進電機。3個CSD18534Q5A用作溫床、熱端和風扇的電源開關。UA78M33CDCY為微控制器和傳感器將輸入電源電壓調低至3.3V。控制器可以接受來自于6個限位開關和3個熱敏電阻的信號。該參考設計將DRV5033用作非接觸限位開關，以便檢測安裝在各個軸上的磁體。