MSP430的低功耗特性在蓝牙产品中的应用

    关键词：MSP430 低功耗 蓝牙 LBMx-2002

蓝牙技术是一项新兴的计算机与通信方面的短距离（１０ｍ～１００ｍ）无线电信号传输标准，是一种面向低功耗的无线技术。在实际应用中，尽管蓝牙功耗很小，但是蓝牙在工作时天线发射所需要的功耗相对来说仍然较大，因此在小型便携式产品中为了实现小容量电池供电?熏需要考虑如何进一步降低功耗、延长电池的使用时间。

本文介绍ＴＩ公司ＭＳＰ４３０系列中Ｆ４４７单片机以及ＬＧ Ｉｎｎｏｔｅｋ公司Ｃｌａｓｓ ２蓝牙模块ＬＢＭｘ－２００２的特点和使用，并介绍如何利用它们本身具有的各种低功耗运行方式最大限度地降低系统功耗，以较小的硬件尺寸、较好的便携性和移动性实现点对点或者一点对多点的无线数据和信息的传输。

１ 系统结构

典型的蓝牙应用系统如图１所示。系统由多个可移动的蓝牙从设备（ＳＬＡＶＥ）、一个负责与蓝牙从设备建立连接的蓝牙主设备（ＭＡＳＴＥＲ）以及一台管理计算机组成。蓝牙主设备可以通过ＲＳ－２３２、ＰＣＩ或者ＵＳＢ与计算机连接起来。蓝牙从设备可以设计为各种便携和移动器件，例如车辆管理系统的车载装置、门禁系统的身份卡。蓝牙主设备不断查询是否有新的蓝牙设备，再将查询到的信息通过接口发送给计算机，由计算机决定是否对其进行连接，并建立数据链路，控制各个从设备与主设备的通信。计算机与各种蓝牙接入装置之间的各种信息通过蓝牙数据链路完成交换。
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２ 蓝牙接入装置硬件结构

以蓝牙从设备为例，蓝牙从设备的硬件结构如图２所示。系统由ＭＳＰ４３０Ｆ４４７、ＬＢＭｘ－２００２蓝牙模块、ＲＳ－２３２接口、串行存储器、ＬＣＤ显示屏以及微带天线组成。单片机通过ＵＡＲＴ１控制蓝牙模块的工作。作为从设备需要主设备发起连接，未建立连接时，一直处在等待连接状态。数据链路建立后，单片机接收蓝牙模块返回的数据，并将数据通过ＬＣＤ屏显示。ＲＳ－２３２接口用于配置从设备信息，如从设备的ＩＤ、安全连接ＰＩＮ码等。从设备信息由计算机通过ＲＳ－２３２接口发送给单片机，单片机将其保存在内部的Ｆｌａｓｈ或者扩展的串行存储器中。

２．１ ＭＳＰ４３０Ｆ４４７单片机

ＭＳＰ４３０Ｆ４４７工作电压范围１．８Ｖ～３．６Ｖ。在１ＭＨｚ时，不同运行模式下的额定工作电流为０．１μＡ～４００μＡ，具有五种节能工作方式，可以使系统在保证正常运行条件下最大限度地降低功耗。内部具有硬件乘法器、ＦＬＬ＋时钟系统、１２位Ａ／Ｄ、模拟比较器和定时器模块，还包括六个Ｉ／Ｏ端口以及两个硬件ＵＡＲＴ。另外，它还支持高达１６０段位的ＬＣＤ驱动器，可以不另外增加液晶驱动模块而直接连接ＬＣＤ显示屏。单片机内部具有电源电压管理单元，可以很方便地实现电池电压监测。

    ＭＳＰ４３０Ｆ４４７有六种运行模式，一种是ＡＭ正常运行模式，其余为低功耗运行模式：

（１）ＬＰＭ０（Ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｅ ０）：ＣＰＵ和ＭＣＬＫ主时钟关闭，ＡＣＬＫ辅助时钟、ＳＭＣＬＫ子系统主时钟和ＦＬＬ＋锁频环保持活跃；

（２）ＬＰＭ１：ＣＰＵ、ＭＣＬＫ和ＦＬＬ＋关闭，ＡＣＬＫ和ＳＭＣＬＫ保持活跃；

（３）ＬＰＭ２：ＣＰＵ、ＭＣＬＫ、ＦＬＬ＋和ＤＣＯＣＬＫ关闭，ＡＣＬＫ和数字时钟发生器保持活跃；

（４）ＬＰＭ３：ＣＰＵ、ＭＣＬＫ、ＦＬＬ＋、ＤＣＯＣＬＫ和数字时钟发生器关闭，ＡＣＬＫ保持活跃；

（５）ＬＰＭ４：ＣＰＵ、ＭＣＬＫ、ＡＣＬＫ、ＦＬＬ＋、ＤＣＯＣＬＫ和时钟发生器关闭，晶振停止振荡。

以ｆ（ＡＣＬＫ）＝３２．７６８Ｈｚ，ｆ（Ｓｙｓｔｅｍ）＝１ＭＨｚ，ＶＣＣ＝３Ｖ为例，单片机运行时，ＡＭ时消耗电流为４２０μＡ，ＬＰＭ０时为５５μＡ，ＬＰＭ２时为１７μＡ，ＬＰＭ３时为１．６μＡ（２