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(多图) MSC1210在高精度智能传感器应用中的调试方法

Hugo Cheung?? TI 高精度模拟数据采集产品工程设计经理;程跃武?? TI中国模拟产品应用工程师:EDN China?? 2003年03月01日 ?? 收藏0

??????? 前言
  MSC1210 是一款内置 8051内核及其他高性能外围设备的24位Delta-sigma 模数转换器,可为高精度数据采集系统提供片上解决方案(图1)。因此,MSC1210成为高

精度"智能传感器"优选方案。对低于100nV的高精度工业智能传感器输出信号,其关键是在不牺牲模拟性能的条件下进行有效编码调试,故本文主要针对智能传感器开发进行探讨,并介绍包括集成开发环境(IDE)仿真器以及将仿真器与在系统调试器(ISDs)进行比较的调试方法。
  智能传感器
  过程控制仪表通过高精度模拟传感信号来监控控制设备,该传感信号被转换为 4~20mA 的标准模拟信号来进行传输(它是长期以来工业过程控制中普遍使用的一种传输方式)。随着现代科技的发展,计算机如今已成为用来监测、控制仪表系统,来自中心点的传感器线束及其群集间的监控设备。这类传感器中集成了高精度的模数转换器及高性能的处理器而成为智能传感器。智能传感器用更准确、可靠的数字网络以及更简单的内部连接替代了 4~20mA 的传输线,同时,它集成了分布式控制功能,提高了整体性能并降低成本。


? MSC1210


图1:MSC1210框图


??????? 用于智能传感器的 MSC1210
  MSC1210(图2)包含了智能传感器所需的多种功能,如:
  l 高精度模数转换:高于22位的有效精度;
  l 嵌入式传感信号调整电路:输入缓存器、可编程增益放大、偏置数模转换器、增益与偏置校正功能;
  l 低功耗降低了对供电网络的要求:小于4mW;
  l 增强型的处理器内核:每条指令4个机器周期的8051核;
  l 嵌入式存储器:程序 (32KB),数据 (1.2KB)
  l 高性能通信口:SPI口、FIFO,2个UART口;
  l 可靠的工业标准电路:低电压检测、开路检测、看门狗时钟电路、宽的工作条件(电源:2.7~5.25V,工作温度:-40~+85°C)


? 智能传感器系统


图2:智能传感器系统


智能传感器编程系统
  由于智能传感器是集传感器复杂信号转换、过程控制以及网络于一体的系统,其代码开发必须解决以下问题:
  l 开发系统对模拟信号精度的影响;
  l 硬件的物理尺寸;
  l 开发主机到目标系统的通信媒体;
  l 实时控制与网络时序;
  l 开发系统电源。
  微系统控制器 (MSC) 提供了多种开发环境以满足不同的开发需求。图3描述了适用于MSC器件的开发系统。该开发环境可用于仿真系统和在系统调试。在系统调试器 (ISD) 又可分为基于软件和基于硬件的调试。在这些方案中,Keil与Raisonance仿真器、MSCMon终端监视器以及Keil ISD51 IDE监视器均适用于智能传感器程序开发。


? MSC 调试试方案


图3:MSC 调试试方案


用来初始化智能传感器的模拟器集成开发环境
  集成开发环境 (IDE) 是一套用户化的图形接口开发工具,该工具集成在同一环境中,可缩短程序开发周期并减少程序错误,从而还可提高软件质量。IDE在该环境中提供诸如编辑、汇编、编译、链接、项目管理、修订控制以及器件仿真等工具。一般情况下,IDE仿真器在 Microsoft? Windows? 仿真8051器件,在UNIX平台下的仿真器的使用并不普遍。


? IDE 仿真器结构框图


图4:IDE 仿真器结构框图


  仿真器可使用户无需实际硬件便可仿真程序的运行过程。用户可验证算法和时序,仿真外设、中断及输入输出口。这一点尤为重要,因为这可使用户在没有完成硬件的情况下进行程序开发和系统性能的评估。图4为用于 MSC 设备的 IDE 仿真器的结构框图。用户可以进行反汇编、断点设置、存储器监测/修改、程序运行跟踪以及外设监控等操作。仿真器也支持程序检测工具,该工具可"标识"已执行过的程序。仿真器还提供性能分析工具,可记录执行时间,以便用户分析程序的性能。而仿真器最常用的是单步执行功能,它可单部"进入"或"越过"目标函数。仿真器中的机器周期计数非常准确,因此可轻松评估无效的执行时间。
  普通 PC Windows IDE 仿真器包括Keil调试器(图5)以及Raisonance调试器(图6)。Keil IDE 用户手册可以作为仿真器具体操作的参考。Raisonance IDE 调试特方法似于与 Keil IDE 。请参考本文结束部分的"相关网站"。


? Keil IDE 仿真器


图5:Keil IDE 仿真器


Raisonance IDE 仿真器


图6:Raisonance IDE 仿真器


使用IDE仿真器对智能传感器进行程序开发的优点
  l 由于无须任何硬件参与开发,仿真是一种低成本的


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高精度? 智能传感器? ADC?

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