2 种方法检验 MSP430FR6043 的测量性能

周五, 15 四月 2022 - 09:13

近日，TI 与达尔闻联合发起了 MSP430FR6043 超声波燃气评估模块的测评分享活动，探究 MSP430 在超声波燃气上的应用。其中，有三位小伙伴获得免费尝鲜机会，在此他们将第一手体验分享给大家！

以下是李星的体验分享：

目标应用简介

燃气计量表是生活中和我们息息相关的一种设备，大家有没有一种好奇感，它到底是如何工作的呢？我一直有这种好奇，每次做饭的时候都会注意到它，都想拆开看看里面的构造，这次多亏 TI 和达尔闻的测评活动，正好有机会可以一探究竟。

因为 MSP430FR6043 SoC 隶属 MSP430 超声波传感微控制器 (MCU) 系列产品，专为超声波水表、热量计和燃气表等测量而设计。项目目标为做一个燃气表（因不能私接燃气，所以使用风扇代替，体验不同风速下的测试精度及便捷性）。

硬件搭建

硬件：

<ul>
<li>
MSP430FR6043 评估板
</li>
<li>
嘉康超声波换能器
</li>
<li>
气体管段
</li>
</ul>

因为无法完全模拟燃气的效果，只能手动调整气流速度，体验 MSP430FR6043 的性能了。

软件调试

下面是所需的安装软件：

Ultrasonic Sensing Design Center、IDE：Code Composer Studio v8.2.0 、UniFlash

不过要注意需要下载系统环境 Java JRE 1.7 及更高版本，否则无法打开。

下面为软件参数配置：

相关代码参考官网的 USS Software Library。

测试项目

不同电扇、不同风速的模拟燃气（风速）测量

下面是 1 号风扇实验测得的结果，分别是 USS GUI 界面监测到的飞行时间差、绝对飞行时间与气体流量迅速响应，可以看出气流的变化。

下图为 ADC 捕捉效果：

对上图分析，可以看出此风扇产生的气流下，飞行时间差波动比较大，同一风速飞行时间差也不平稳，分析原因为使用的普通电扇（如下图所示）里面就是简单的电机，风速不平稳，会有下降的空隙。这就造成了忽高忽低，呈现锯齿状的飞行时间差。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559495-249814-6.png&…; alt=“1 号慢速电扇"></center><center>1 号慢速电扇</center>

第二轮测试选用调速性能更好、风速更平稳的电扇，该电扇电机强劲，聚风式涡轮送风，每分钟的转速约为 10000rpm，目的是观察测量精度与性能，是否能有区别，如下图所示。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559495-249815-7.png&…; alt=“2 号高速电扇"></center><center>2 号高速电扇</center>

可以看出 2 号风扇产生的气流，飞行时间差波动比较小，同一风速飞行时间差也平稳，一共三级风速，而且不同速度产生的飞行时间差也比较明显。可以看出该 MSP430FR6943 开发板测量精度高，对不同的气流高分辨。

为了测试更好的测量高分辨与高精度，吹口气的效果如下：

结果分析

对上面实验分析可以看出 1 号风扇产生的气流下，飞行时间差波动比较大，同一风速飞行时间差也不平稳，呈现锯齿状的飞行时间差。2 号风扇产生的气流，飞行时间差波动比较小，同一风速飞行时间差也平稳，一共三级风速，而且不同速度产生的飞行时间差也比较明显。

可以看出该 MSP430FR6943 开发板测量精度高，对不同的气流高分辨。

项目难点

项目中打算使用 LCD 显示实时数据，但是 LCD 调试时，发现出现无法打开头文件的错误：

分析之后，发现需要配置头文件管理的 include option，如下图所示。

修改完后，可以检测到所有头文件，这也是调试 MSP430 需要注意的地方与一个特色。

项目体验

1. 针对不同风扇、不同风速的测试，体现了MSP430FR6043 的精确的测量时间差，也体验到了超声波感应子系统片内即可自主激发和捕获超声波波形的优势，使用集成的超声波传感解决。

2. 惊讶于高精度测量和专业化集成（集成了USS模块、计量测试接口 (MTIF) 模块、LCD 模块。不同的风扇（即风速效果）、不同的风速都可以精准的测量。高集成度也是我的一个很好的体验，片内集成 USS 模块、计量测试接口 (MTIF) 模块、8 mux LCD 驱动器、实时时钟 (RTC)、12 位 SAR ADC 等比较有特点的外设，功能强大，不仅可用于超声波水表、热量计和燃气表等专业领域，还可用于有显示需求、高精度测量等领域。

3. 应用方便和快速上手，轻松使用超声波传感设计中心图形用户界面 (GUI) 和超声波感应 (USS) 软件库进行测试和自定义。USS 模块开发超声波气体计量子系统，计量性能卓越，低功耗和集成度高。

如需获取更多在线技术支持，请访问 TI E2E™ 中文支持论坛 (e2echina.ti.com)