CN201091067Y - 参数校正系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种使内部参考电压、DCO和外部的OSC在使用上更精确的参数校正系统，参数校正系统由MSP430－参考电压参数校准、MSP430－DCO参数校准、MSP430－OSC参数校准等三个部分构成，MSP430－参考电压参数校准中的MSP430F2121电压校准主控制器与REF3212标准电压发生器的信号端连接；MSP430－DCO参数校准中的标准频率发生器的信号端与DCO校准主控制器的信号端连接MSP430－OSC参数校准中的标准频率发生器的信号端与MSP430的信号端连接。

Description

参数校正系统

技术领域

本实用新型涉及一种使内部参考电压、DCO和外部的OSC在使用上更精确的参数校正方法及校正系统。

背景技术

目前MSP430A/D内部参考电压(简称Vref)、DCO和外部OSC的使用，在很大程度上都会出现偏差，没有一个能够精确校正其参数的系统，直接影响MSP430的开发与应用。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种用于MSP430参数校准的参数校正系统。

设计方案：由于MSP430的12bit A/D内部参考电压(简称Vref)、DCO和外部OSC的使用，在很大程度上都会出现偏差，主要体现在以下几个方面：

内部参考电压(简称Vref)：以MSP430F449为例，内部的Vref在理论上应该是2.5V或1.5V，但实际上是每片内部都存在差异，其范围是2.4V-2.6V或1.44V-1.56V，为了减少使用中的误差，所以要对内部Vref进行校准。

内部DCO(简称DCO)：MSP430内部DCO的频率会随环境温度和电压的变化而有所浮动，为了能使得内部的DCO频率更精确，所以也要对内部DCO进行校准。

外部晶体(简称OSC)：对目前使用的外部晶体，尽管标称是5PPM、10PPM，但实际上本身误差就都比较大，再加外部环境的影响，尤其在使用外部晶体作为万年历的时钟源，那误差就相当大，为了得到精确的时钟源，就要求对外部OSC进行校准。

为了实现上述设计目的。本实用新型在使用目标MCU前根据需要先将Vref、DCO或OSC校准程序下载到目标MCU中，然后执行校准程序，并将校准后实际的Vref、DCO和OSC写到固定的Information A中，这样可以方便用户使用，提高测量误差和提高时钟精度。

技术方案：参数校正系统，它包括MSP430芯片，其特征是由MSP430-电压参数校准控制板、MSP430-DCO参数校准控制板、MSP430-OSC参数校准控制板构成，(1)MSP430-电压参数校准控制板中的MSP430F2121电压校准主控制器与REF3212标准电压发生器的信号端连接；(2)MSP430-DCO参数校准控制板中的标准频率发生器的信号端与DCO校准主控制器的信号端连接；(3)MSP430-OSC参数校准控制板中的标准频率发生器的信号端与MSP430的信号端连接。

本实用新型与背景技术相比，不仅内部Vref校准精确，而且内部DCO校准精确，同时外部OSC校准精确。

附图说明

图1是参数校正系统的结构示意图。

图2是接口电路的结构示意图。

图3是MSP430内部参考电压校准的结构示意图。

图4是MSP430内部DCO校准的结构示意图。

图5是MSP430外部OSC校准的结构示意图。

图6是参数校正系统的电路原理示意图。

图7是Frg信号示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1～7。参数校正系统，它包括MSP430芯片由MSP430-电压参数校准控制板、MSP430-DCO参数校准控制板、MSP430-OSC参数校准控制板构成，(1)MSP430-电压参数校准控制板中的MSP430F2121电压校准主控制器与REF3212标准电压发生器的信号端连接；(2)MSP430-DCO参数校准控制板中的标准频率发生器的信号端与DCO校准主控制器的信号端连接；(3)MSP430-OSC参数校准控制板中的标准频率发生器的信号端与MSP430的信号端连接。

MSP430内部参考电压校准(以F449内部ADC12为例)。

MSP430内部的ADC12的参考电压有1.5V和2.5V，但因内部偏差的原因，1.5V的参考电压的范围在1.4V-1.6V，而2.5V的参考电压的范围在2.44V-2.56V，这样，在做AD采样前应该先对内部参考电压进行校准，这里我们采用的方法是：在AD的AO通道输入1.25V的标准电压信号，然后利用内部的1.5V或2.5V参考电压去采样标准的1.25V输入电压，然后通过AD采样值1.5_Value、2.5_Value，计算出当前MSP430内部ADC12的参考电压实际值，具体计算公式如下：

$\mathrm{Vref}\_1.5=4095*\frac{\mathrm{Vref}}{1.5V\_\mathrm{Value}}$ 和 $\mathrm{Vref}\_2.5=4095*\frac{\mathrm{Vref}}{2.5V\_\mathrm{Value}}$ 公式1

公式说明：Vref是外部模式输入稳定的1.5V；Vref_1.5是校准以后的内部参考电压；Vref_2.5是校准以后的内部参考电压；1.5V_Value是模式输入电压为1.5V，内部参考为1.5V时的采样值；2.5V_Value是模式输入电压为1.5V，内部参考为2.5V时的采样值；通过上面公式计算出实际的内部参考电；Vref_1.5和Vref_2.5，并将结果写入内部Information A的1000H。以便客户使用时提高转换精度。

MSP430内部DCO校准(以MSP430F2013为例)

MSP430内部的DCO是一个数字振荡器，其DCO的频率会随温度和电压的波动而变化，所以在有些通讯或定时要求时间精度比较高的场合，校准DCO是完全有必要的。

下面以MSP430F2013单片机为例，讨论DCO的校准方法，通过下图可以看出DCO的校准原理是，标准10MHz晶体通过主控制器MSP430F2121分频以后输出Frg＝1KHz的时钟信号，然后将1KHz的时钟信号输入到MSP430F2013单片机定时器TA捕获外部信号输入端，通过软件选择Frg＝1KHz为定时器TA捕获的外部信号，选择待校准的DCO为基本定时器的时钟源，这样可以通过TA来捕获Frg信号，然后通过公式计算得出DCO的实际值，具体分析见附图7。

首先是测量的基本原理：现在用内部的DCO时钟DCOCLOCK来捕获Frg信号，捕获模式选择上升沿捕获，当定时器TA检测到Frg信号的第一个上升沿时，记录此时定时器的计数值为TAR1，紧接着当定时器TA检测到Frg的第二个上升沿时，再记录此时定时器的计数值为TAR2，Frg信号的两个上升沿之间的时间差即为Frg的一个周期1/Frg＝1ms，所以TAc＝TAR2-TRA1也就是TA在1ms内计数的个数，也就是捕获Frg的一个周期所需要的DCOCLOCK的个数，即DCOCLOCK/Frg＝TAc，这样TA的时钟源DCO的频率DCOCLOCK＝TAc*Frg；

基于以上基本原理，假如采用DCOCLOCK＝1MHz作为TA的时钟源，捕获的信号仍然为Frg＝1KHz，，TA来捕获Frg信号的1000个周期，这样TA计数的个数应该是1000000个，也就是DCOCLOCK，依次类推，只要我们捕获的信号为Frg，为了提高测量的精度，捕获Frg信号的N个周期(理论上N越大越好)，最后得到计数器的计数值Ta_Couter，然后计算实际DCOCLOCK值，并写入Information A中。

计算公式如下：

$\mathrm{DCOCLOCK}=\mathrm{Frg}*\frac{\mathrm{Ta}\_\mathrm{Counter}}{N}$ 公式2

公式说明：DCOCLOCK是DCOCLOCK的测量值

N是用TA捕获Frg周期的个数

Frg是外部输入的捕获的信号为频率为1K

Ta_Couter是TA捕获N个Frg周期的总计数个数；

MSP430外部OSC(32.768KHz)校准(F449为例)

MSP430F449MCU外接晶体有XT1和XT2两种接口，通常情况下，32.768KHz晶体作为低频时钟源接在XT1上，精度一般分5PPM、10PPM和20PPM等，在要求精度更高的场合可以选择1PPM的晶体，但实际上外部晶体的频率差异很大，这就要求我们想办法来测量晶体的实际频率，以达到校准的目的。

校准外部DCO(32.768K)的原理是，而10MHz的标准时钟通过TACLK引脚连接，并设置为TA的时钟源，用户板上32.768K通过XIN连接到MSP430F449作为LFXT1和ACLK；然后通过TACCR2来捕获ACLK，利用公式计算得出ACLK的实际值，具体过程如下：

当定时器TA检测到REAL_ACLK信号的第一个上升沿时，记录此时定时器的计数值为TAR1，当定时器TA检测到ACLK第二个上升沿时，再记录此时定时器的计数值为TAR2，Ta_Counter＝TAR2-TRA1表示TA在一个REAL_ACLK周期内计数10Mhz的个数，从而得出REAL_ACLK＝10M/Ta_Counter。

其误差值(REAL_ACLK-32.768KHz)/32.768KHZ＝1/1000000，按这个公式推算出1PPM的32.768K晶体，其值是32768.032768，也就是说1PPM＝0.032768，为了减小误差，提高精度，我们捕获N个REAL_ACKL的周期(理论上N越大越好)，然后计算实际REAL_ACLK值。

计算公式如下：

$\mathrm{REAL}\_\mathrm{ACLK}=N*\frac{\mathrm{Fin}}{\mathrm{Ta}\_\mathrm{Counter}}$ 公式3

公式说明：REAL_ACLK是ACLK的测量值，

N是用TA捕获ACLK的周期个数，Fin是TA的时钟源10M，

Ta_Couter是TA捕获N个ACLK周期总的计数个数。

术语说明

2.5V_VAULE：内部的2.5V参考电压去采样标准的1.25V输入电压的采样值。

1.5V_VAULE：内部的1.5V参考电压去采样标准的1.25V输入电压的采样值。

Vref_2.5V：为2.5V所对应的实际的参考电压值。

Vref_1.5V：为1.5V所对应的实际的参考电压值。

Vref：标准的1.25V输入电压。

DCO：MSP430内部数字振荡器。

OSC：MSP430外部晶体振荡器。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种参数校正系统，它包括MSP430芯片，其特征是由MSP430-参考电压参数校准、MSP430-DCO参数校准、MSP430-OSC参数校准等三个部分构成，(1)MSP430-参考电压参数校准中的MSP430F2121电压校准主控制器与REF3212标准电压发生器的信号端连接；(2)MSP430-DCO参数校准中的标准频率发生器的信号端与DCO校准主控制器的信号端连接(3)MSP430-OSC参数校准中的标准频率发生器的信号端与MSP430的信号端连接。

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