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微控设计网系列16位超低功耗单片机模块原理第15章CompareA+比较器A+版本:1.2日期:2007.7.原文:TIMSP430x2xxfamily.pdf翻译:欧浩源中国计量学院编辑:DC微控技术论坛版主注：以下文章是翻译TIMSP430x2xxfamily.pdf文件中的部分内容。由于我们翻译水平有限，有整理过程中难免有所不足或错误；所以以下内容只供参考.一切以原文为准。详情请密切留意微控技术论坛。微控设计网第15章比较器A比较器A是一个模拟电压比较器。这一章描述的是比较器A。在MSP430x2xx系列中，除了MSP430x20x0和MSP430x22x4的所有设备均具有该比较器。主题比较器A概述比较器A操作比较器A的寄存器15.1比较器A概述比较器A模块支持精确的斜率数模转换，电压监控和外部模拟信号的监控。比较器A的特点如下：n反向和非反向的终端输入复用器。n比较器输出有软件选择的RC滤波器。n比较器的输出可以作为定时器A的捕获输入。n端口输入缓冲由软件控制。n具有中断功能。n可选择的参考电压发生器。n比较器和参考电压发生器可关闭。n多路输入选择器。比较器A的结构框图如图15－1所示。微控设计网比较器A操作比较器A模块可以通过软件来进行设置。该比较器的设置和操作通过下面几个部分来进行讨论。15.2.1比较器比较器比较正端和负端输入的模拟电压。如果正端的电压高于负端的电压，比较器输出CAOUT为高。通过控制位CAON可以打开或者关闭比较器。比较器不使用时应该将其关闭以减小消耗电流。当比较器关闭时，CAOUT总是输出低电平。15.2.2输入模拟开关通过P2CAx位可以控制模拟输入开关，使两个比较器的输入端连接到或者不连接到相关的端口管脚。比较器的两个输入端可以单独的控制。P2CAx位允许下面的操作：n将外部的信号应用到比较器的正负两端。n将一个内部参考电压连接到相应的输出端口管脚。在内部，输入开关使T型开关结构的，这样可以抑制信号链路上的失真。注释：比较器输入连接。当比较器打开时，其输入端应该连接到信号源、电源或者地。否则，悬空会产生意想不到的中断以及增加电流的消耗。微控设计网位控制输入多路复用器，交换连接到比较器正端和负端的输入信号。另外，当比较器两端的信号被交换时，比较器的输出信号会被反转。这样允许用户测定或者补偿比较器输入的偏移电压。15.2.3输入短路开关CASHORT位短路比较器A的输入。它可以用来为比较器建立一个简单的采样保持器，如图15－2所示。需要的采样时间和采样电容（CS）、带有短路开关的输入开关序列的电阻（Ri）和外部信号源的阻抗（RS）的大小成比例。总共的内部阻抗的典型范围时2到10千欧。采样电容CS应该大于100皮法。改变采样电容CS，可以通过下面的公式计算时间常数Tau：根据需要的精度，应该用3到5倍的Tau的时间作为采样时间。3倍的Tau采样电容大约可以对输入信号电压进行95％的充电。5倍的Tau采样电容可以对输入信号电压进行大于99％的充电。10倍的Tau采样的电压可以充分满足12位的精度要求。15.2.4输出滤波器比较器的输出可以使用内部的滤波器，也可以不使用。当控制位CAF位置位时，输出通过片上的RC低通滤波器进行滤波。如果差分电压通过输入端很小，则任何的比较器的输出都会产生振荡。内部和外部的寄生作用以及信号线、电源线和系统的其他部分产生的耦合都会导致图15－3的行为。比较器输出的振荡会降低比较结果精确度和解析度。选择输出滤波会减少由于比较器振荡引起的错误。微控设计网参考电压发生器参考电压发生器用来产生电压VCAREF，该电压提供给比较器的每个输入端。CAREFx位控制电压发生器的电压输出。CARSEL位选择比较器端使用那个VCAREF。如果比较器的两个输入端都使用外部输入信号，那么内部参考电压应该关闭以降低电流的消耗。该参考电压发生器能够产生部分的设备VCC或者确定的发送器～0.55V的门限电压。15.2.6比较器A端口禁用寄存器CAPD比较器的输入和输出功能和相关的端口管脚复合使用，这些管脚都是数字CMOS门结构的。当模拟信号加载到数字CMOS门时，会产生从VCC流向GND的寄生电流。如果输入电压竭尽门的转换电压就会出现寄生电流。禁止端口管脚缓冲区能够消除寄生电流的流动，从而可以减少整个电流的消耗。当CAPDx位被置位时，相应的P1端口输入和输出缓冲器如图15－4所示。当对电流的消耗非常敏感时，任何连接到模拟信号的管脚都应该通过CAPDx位禁止。通过P2CAx位为比较器复用器选择输入管脚时，不管其对应的CAPDx位状态如何，该管脚的输入和输出缓冲区都会自动禁止。15.2.7比较器A的中断如图15－5所示，与比较器相关的有一个中断标志一个中断向量。比较器输出的上升沿或者时下降沿都会使中断标志CAIFG置位，输出的上升沿还是下降沿产生中断可以通过CAIES位选择。如果CAIE和GIE同时置位，随后CAIFG则会产生一个中断请求。当中断请求被响应CAIFG位会自动复位，通过软件该位也会复位。微控设计网比较器A用于测量电阻元件利用模拟数字转换的信号斜坡，比较器A能够精确的测量电阻元件。例如，如图15－5所示，利用热敏电阻，通过比较热敏电阻电容和参考电阻电容的放电时间，可以将温度转换成数字信号。参考电阻Rref与Rmeas进行比较。下面是通过Rmeas计算温度传感所使用的MSP430的资源：n两个数字I/O端口，用来对电容进行充电和放电。nI/O端口置位输出高电平（VCC）对电容进行充电，复位则对其放电。nI/O端口不使用时通过置位CAPDx位使其切换到高阻态输出。n一个输出通过Rref对电容进行充放电。n一个端口通过Rmeas对电容进行充放电。n比较器的正端连接到电容的正极。n比较器的负端连接到参考电平，例如0.25×VCC。n使用滤波器输出使其噪声减到最小。nCAOUT使用门控制Timer_ACCI1B捕获电容放电的时间。多于一个电阻元件也可以被测量。另外的一个元件通过可以使用的I/O端口连接到CA0。当其不进行测量的时候该端口管脚切换到高阻态。热敏电阻的测量是基于传感器测量转换原理的。两个电容放电时间的计算如图15－7所示：微控设计网在转换的过程中，电源电源VCC和电容值应该保持恒定值不变，但是当他们在分数中可以抵消是不是很关键。15.3比较器A的寄存器在表15－1中列出了比较器A的寄存器。寄存器格式寄存器类型地址初始状态比较器A+控制寄存器1CACTL1读/写059h复位和POR比较器A+控制寄存器2CACTL2读/写05Ah复位和POR比较器A+禁止寄存器CAPD读/写05Bh复位和POR微控设计网，比较器控制寄存器1CAEX：位7交换比较器的输入端。该位交换比较器的输入信号和反转比较器的输出。CARSEL:位6比较器参考选择。该位选择VCAREF被用于那一端。当CAEX=0时：0VCAREF用于正端。1VCAREF用于负端。当CAEX=1时：0VCAREF用于负端。1VCAREF用于正端。CAREF：位5－4比较器A参考选择。该位选择参考电压VCAREF。00内部参考电源关闭。使用外部参考电源。01选择0.25VCC作为参考电压。02选择0.5VCC作为参考电压。03选择二极管电压作为参考电压。CAON：位3比较器开关控制。该位可以打开比较器。当比较器关闭的时，它几乎不消耗电流。其参考电路可以独立的使能或者禁止。0关闭。1打开。CAIES：位2比较器A的中断触发沿选择。0上升沿。1下降沿。CAIE：位1比较器A的中断使能。0禁止。1使能。CAIFG：位0比较器A的中断标志。0没有中断请求。1有中断请求。CACTL2，比较器控制寄存器2CASHORT：位7输入短路。该位将输入的正端和负端短路。微控设计网输入没被短路。1输入被短路。P2CA4：位6输入选择。该位结合P2CA0，在CAEX=0时选择正端的输入，在CAEX=1时选择负端的输入。P2CA3：位5－3输入选择。P2CA2：当CAEX=0时选择负端的输入，当CAEX=1时选择正端的输入。P2CA1：000没有连接。001CA1010CA2011CA3100CA4101CA5110CA6111CA7P2CA0：位2输入选择。该位结合P2CA4，在CAEX=0时选择正端输入，在CAEX=1时选择负端输入。00无连接。01CA0。10CA1。11CA2。CAF：位1比较器输出滤波。0比较器输出不经过滤波器。1比较器输出经过滤波器。CAOUT：位0比较器A的输出。该位反映比较器输出的值，对该位进行写操作无效。CAPA,比较器A端口禁止寄存器CAPDx：位7－0比较器A端口禁止。这些位可以独立的禁止与比较器A相连端口管脚的输入缓冲区。例如，如果CA0是连在管脚P2.3上的，CAPDx位可以用来独立的使能或者是禁止每个P2.x的管脚缓冲区。CAPD0禁止P2.0，CAPD1禁止P2.1等等。0输入缓冲区使能。1输入缓冲区禁止。微控设计网评估板专业提供MSP430单片机开发工具微控设计网系列16位超低功耗单片机模块原理第15章CompareA+比较器A+版本:1.2日期:2007.7.原文:TIMSP430x2xxfamily.pdf翻译:欧浩源中国计量学院编辑:DC微控技术论坛版主注：以下文章是翻译TIMSP430x2xxfamily.pdf文件中的部分内容。由于我们翻译水平有限，有整理过程中难免有所不足或错误；所以以下内容只供参考.一切以原文为准。详情请密切留意微控技术论坛。微控设计网第15章比较器A比较器A是一个模拟电压比较器。这一章描述的是比较器A。在MSP430x2xx系列中，除了MSP430x20x0和MSP430x22x4的所有设备均具有该比较器。主题比较器A概述比较器A操作比较器A的寄存器15.1比较器A概述比较器A模块支持精确的斜率数模转换，电压监控和外部模拟信号的监控。比较器A的特点如下：n反向和非反向的终端输入复用器。n比较器输出有软件选择的RC滤波器。n比较器的输出可以作为定时器A的捕获输入。n端口输入缓冲由软件控制。n具有中断功能。n可选择的参考电压发生器。n比较器和参考电压发生器可关闭。n多路输入选择器。比较器A的结构框图如