作者 Michael Parks, P.E. Mouser Electronics 上篇和中篇我們介紹了這個方案的基本構成和BOM清單，現在介紹方案的具體實現。 太陽能EH開發板提供了控制電路，當太陽光亮度足夠時，太陽能面板將為MSP430微控器供電。TI太陽能套件中的Cymbet EnerChip電池具有極低的自放電率，這種特性讓它們成為EH應用的理想選擇。一旦光線低于適當水平，太陽能面板套件就會自動開始替代EnerChip電池為MSP430提供電力。這是一個非常方便的集成功能，在電池耗盡之前將為約400 個RF觸發通信提供足夠的能量。通過調整通信脈沖之間的時間間隔，你將在沒有足夠的太陽光前提下從這款開發板中獲取大量的使用機會。在許多遙感應用中該特性都顯得至觀重要。 如果工程師曾經使用過其它微控器平臺，那么為MSP430編程將相當容易上手。位于室內的MCU，即LaunchPad開發套件（MSP-EXP430FR5969），帶有一個包含源代碼和應用程序的CD。但是，你需要確保你安裝了TI的集成開發環境（IDE）Code Composer Studio（本文寫作時的最新版本是6.0.1）的最新版本。如果有人曾經使用過相對簡單的IDE來，比如Arduino的官方IDE，請不要被這個更為復雜的IDE所嚇倒。eZ430-RF2500的隨附教程組織得很好，它包含了調整預裝固件所需的一切知識。如果要上傳新固件，需要使用附帶的USB調試加密狗。需要提醒的是，哪個MSP430是遠程節點（在太陽能電池板外側），哪一個包含樞紐固件（位于室內，在LaunchPad套件中控制設置物理標示的伺服電機）。 圖4：沒有硬件，就沒有軟件。這個原理電路顯示了MSP430 LaunchPad與伺服電機的連接，以及郵件已經從室外獲取后重置物理標志的開關電路。 我們將對遠程節點MSP430中的預裝默認固件作出最小的調整。具體來講，我們正在調整讀取電池電壓的代碼段，讓它能夠讀取外部模擬輸入管腳上的電壓，在我們的示例中，是指模擬管腳A0。回顧前面的BOM列表，太陽能套件自帶太陽能電池板，一個MSP430 MCU（即“遠程節點”），以及兩個無線EZ430-RF2500T目標板。小點的eZ430-RF2500T板發送和接收信號，將郵箱內部已經暴露于光源下的信息通知給室內的MSP430。 圖5：eZ430-RF USB調試接口和內含CC2500低功耗2.4GHz射頻收發器的EZ430-RF2500T無線目標板。 該EZ430-RF2500T目標板的引出線表明遠程節點MSP430的A0直接連到eZ430-RF2500T目標板的引腳3上。這是一個外部引腳，我們焊接到公頭管腳上，以方便訪問。如果你查看過安裝在遠程節點MSP430模塊的固件，下圖顯示了我們正在修改這行代碼： 圖6：復用RF2500-SEH MSP430板已安裝的演示代碼，使用Code Composer Studio對上述代碼行進行了調整。修改后的固件通過USB加密狗再上傳到EZ430-RF2500T。 保存更改后，我們就可以通過硬件編程工具USB加密狗上傳新的節點固件給遠程MSP430，用于管理太陽能采集面板（物理位置位于郵箱外部的面板處）。然后，簡單來說，它連接了環境光傳感器（見圖3）并將MSP430目標板連接到在EH板（見圖4）。移除跳線JP8，太陽能電池板開始給主板充電。當你把它連接到太陽能電池板（Cymbet）時，請驗證MSP430遠程節點上的板載LED開始閃爍。有一點要注意的是，如果你關閉項目電源并存儲EH Cymbet主板時，注意在存儲EH主板之前更換跳線J8。 在此時，如果你打算長久使用該裝置，請注意使用一個防水外殼，并使用熱縮管和密封膠（也許有點像sugru）以密封外殼，從而保持外部接線整齊。當給郵箱安裝這個設備時，如果你住在北半球，請記住，理想地方式是將太陽能電池板面向南，以在全年中最大化太陽照射。 室內裝配部分 我們郵件傳遞通知系統的室內部分將需要使用一臺Windows電腦。如果你無法為該遠程項目準備一臺電腦，可以在整個EH項目中只使用微控器，但是使用電腦可以讓你在這個項目中加入新功能，比如運行Python腳本，在狀態變化時發送電子郵件。 室內部分包括提到的Windows電腦，它上面將運行Processing sketch,負責兩個外部設備與電腦的接口通信： 1.室內MSP430運行樞紐固件，并通過USB調試硬件“加密狗”連接到計算機。 2，TI LaunchPad試驗開發板，控制伺服電機，以抬高室內的物理標示。 我們將使用開源工具Processing 在稱為 “sketch”的程序中開發我們的桌面應用。選擇Processing ，是因為當你在原型設計階段，很少有開發環境能像Processing這樣，可以簡單地處理串行通信和創建基本用戶界面（UI）。 更詳細地總結一下室內硬件裝置，運行樞紐固件的MSP430模塊通過USB調試硬件加密狗連接到計算機。調試器在計算機上將顯示為一個COM端口。記住具體的COM端口號，我們將在隨后的 Processing sketch中使用該信息。 其它連接到計算機的硬件是，TI LaunchPad試驗開發版。通過它，我們可以與伺服電機交互，抬升物理標示以讓用戶知道該郵件已經被傳遞。我們也添加了一個按鈕，在他們離開并獲得郵件之后，用戶可以使用這個按鈕重置系統（并通過伺服電機降低標示）。如同所有的數字I/ O，不要忘記加入上拉或下拉電阻，以防止懸浮輸入端口，否則，最好情況下可能導致應用不可靠，最壞情況下你的系統將徹底不可用。 我們Processing sketch的偽代碼如下： 1.讀取EZ430-RF2500T板COM端口的串行數據包，而該主板則連接到USB調試器。 2.解析數據包，忽略樞紐數據包，只監聽遠程節點數據包。 3.解析遠程節點數據包，以尋找ADC中的電壓讀數。 4.如果電壓讀數小于4.5V，假定郵件正在被傳遞。 5.發送串行數據包到LaunchPad，讓它知道郵件已經被傳遞并抬高標示。 控制伺服電機的LaunchPad 將使用Energia IDE而不是先前的Code Composer Studio來進行編程。該IDE看起來和 Processing IDE頗為相似，并且兩者之間很容易轉換，并且排除通信錯誤也更容易一些。固件將等待接收至電腦的一個特定關鍵字;在該示例中，該標志將是值為“MAIL”的字符串。一旦接收到該關鍵字，將會驅動伺服電機旋轉90度，抬升標示。我們可以使用Energia 網站所提供的伺服電機庫，通過做脈寬調制占空比計算抽象所需代碼來簡化驅動伺服電機;它將伺服電機交互化簡為一個簡單的函數調用。此外，我們需要一個函數來處理連接到LaunchPad數字I/ O引腳之一的復位按鈕。在該示例中，該函數將驅動伺服電機以降低標示，并允許系統再次監聽串行端口而來的“MAIL”標志。 結論 目前存在大量的微控器平臺（和軟件工具），而使用德州儀器（TI）的LaunchPad開發板是入手的一個最佳方式。MSP430具有極低的功耗需求，在電源效率至關重要的能量采集應用中是一個理想的選擇。無論你是一位經驗豐富的工程師或業余愛好者，學習不同的平臺是非常有價值的一個技能。接觸各種平臺給工程師帶來更大的靈活性，更利于解決特定問題時考慮出所有可能的方案。在該示例中，我們采用TI MSP430微控器來作為遠程郵件傳遞通知系統中的潛在方案。你將如何修改來滿足你的需求？或者你是否會重新調整設計來應對一個完全不同的應用？ 作者簡介 Michael Parks, P.E.是Green Shoe Garage的所有者，這是一個提供定制電子設計的工作室和技術咨詢機構，它位于馬里蘭州南部，他還是一個播客，提升公眾對科技的認知，Michael 擁有專業工程師資質并擁有約翰霍普金斯系統工程大學碩士學位。 貿澤電子微信號傳播技術干貨，發布文章均為獨家原創文章，轉載請注明如下信息： 出處：貿澤電子公共號 微信號：mouserelectronics 對于未經許可的復制和不符合要求的轉載我們將保留依法追究法律責任的權利 (mbbeetchina)