2021年12月30日 | MSP430 G2553 比较器Comparator_A+、数据流程图DFD、状态转换图STD

一、CA+构造

MSP430G2553带有一个比较器Comparator_A+（CA+），其构造框图如下图所示。

二、输入 & 输出

如上图所示，比较器有一个同向输入端（V+）和一个反向输入端（V-）。通过软件设置，V+端可以连接到CA0~CA2三个外部管脚之一，或者三个内部电压基准之一；V-端可以连接到CA1~CA7七个外部管脚之一，或者三个内部电压基准之一。内部电压基准可以是0.5*Vcc、0.25*Vcc，或者内部一个二极管的导通电压（约0.55V）。

输出信号可以连接至Timer的外部时钟输入，或者CAOUT对应的管脚；输出信号变化时，可触发CAIFG中断。

CAx、CAOUT对应的MSP430G2553管脚如下图所示。

三、相关设置寄存器

CA+主要寄存器有CACTL1、CACTL2、CAPD三个。其中CAPD用于断开与GPIO管脚相连的数字电路部分，以提高CA+的性能；实际上，当某个管脚被设置成CA+输入时，CAPD会自动置位，因此对于CAPD的操作一般不需关心（除非该管脚还同时用于输入某个数字信号）。

- CACTL2寄存器的P2CAx位段：选择输入信号对应的管脚。

- CACTL1寄存器的CAEx位：切换V+、V-输入信号。该功能用于当输入信号非常接近时，一般用不到。

- CACTL1寄存器的CAON位：关闭/开启CA+。

- CACTL1寄存器的CAREFx位段和CARSEL位：CAREFx位段用于选择CA+参考电压，可以为0.5*Vcc、0.25*Vcc或~0.55V；CARSEL位用于选择参考电压连接至V+还是V-端。注意当V+、V-都连接到外部管脚时，内部参考电压须关闭。

- CACTL2寄存器的CAF位：关闭/开启输入信号滤波。建议开启。

- CACTL2寄存器的CASHSHORT位：将输入信号短接。一般用不到。

四、一个有意思的例子

将电位器连接到P1.1，当P1.1的电压高于0.5*Vcc时，LED灯闪烁；否则LED灯熄灭。由于P1.1对应MSP430G2553芯片的RX，G2 Launchpad已经将其连接到了USB转串口芯片上，因此P1.1作为CA1使用时应将J3上的相关跳线断开。

 1 #include "io430.h"

 2 

 3 #define LED1 BIT0  //red

 4 

 5 #define TRUE 1

 6 #define FALSE 0

 7 

 8 #define LOW_INPUT 0

 9 #define HIGH_INPUT 1

10 

11 //global variable

12 char state = LOW_INPUT;

13 char flash = FALSE; //start with low input, no flash on LED

14 

15 void main(void)

16 {

17     // Stop watchdog timer to prevent time out reset

18     WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

19     

20     // LED setup

21     P1OUT = 0;

22     P1DIR |= LED1;

23     

24     // DCO setup

25     BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; //running at 1MHz

26     DCOCTL = CALDCO_1MHZ;

27     

28     // ACLK setup

29     BCSCTL3 |= LFXT1S_2; //ACLK source: VLO, measured as 10kHz

30     BCSCTL1 |= DIVA_3; //ACLK = VLO divided by 8: 1.25kHz

31     

32     // Timer0_A setup

33     TA0CCR0 = 250 - 1; //timer overflow freq: 1250/250 = 5Hz(0.2s)

34     TA0CCTL0 = CCIE;//enable interrupt

35     TA0CTL = TASSEL_1 + MC_1 + TACLR;//ACLK, no div, up mode, clear timer

36     

37     // Comparator_A+ setup

38     CACTL1 = CAREF_2 + CARSEL + CAIE;//0.5 Vcc ref on V-, enable interrupt on rising

39     CACTL2 = P2CA4 + CAF; //input CA1 (P1.1, remove the jumper) on V+, filter on

40     CACTL1 |= CAON; //turn on comparator

41     

42     __enable_interrupt();

43     LPM3;

44     

45 }

46 

47 #pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR

48 __interrupt void CCR0_ISR(void)

49 {

50     //TA0CCR0 flag clearing is automatic

51     if(flash == FALSE)

52     {

53         P1OUT &= ~LED1; //led off

54     }

55     else

56     {

57         P1OUT ^= LED1; //toggle LED

58     }

59 }

60 

61 #pragma vector = COMPARATORA_VECTOR

62 __interrupt void COMPA_ISR(void)

63 {

64     switch(state)

65     {

66     case LOW_INPUT:

67         if((CACTL2 & CAOUT) == 0x01)

68         {

69             state = HIGH_INPUT;

70             CACTL1 |= CAIES; //value high, so watch for falling edge

71             flash = TRUE; //let led flash      

72         }

73         break;

74     case HIGH_INPUT:

75         if((CACTL2 & CAOUT) == 0x00)

76         {

77             state = LOW_INPUT;

78             CACTL1 &= ~CAIES; //value low, so watch for rising edge

79             flash = FALSE; //turn LED off      

80         }

81         break;      

82     }

83 }

这个例子有意思的地方在于，展示了数据流程图（Data Flow Diagram, DFD）和状态转换图（State Transition Diagram, STD）这两个重要的概念。两个中断程序分别处理来自Timer0_A和CA+的中断，形成两个“process”，它们有自身独有的变量/参数，同时还共享了flash（LED是否闪烁）这一变量。此外，CA+的中断程序包含HIGH_INPUT和LOW_INPUT两种状态，是一个非常简单的状态机。

程序的DFD和CA+中断程序的STD如下图所示。