超低功耗模式下的通信移动台键盘设计

　　在某煤矿900MHz调度移动数字通信系统项目中，为了实现系统中移动台部分的键盘设计，笔者在该项目中的RF部分采用了TI公司生产的 MSP430F149单片机来控制RF专用芯片TRF6900，同时在此基础上，利用MSP430F149的其它可用硬软件资源设计了一种可满足便携式移动台低功耗要求的4×4键盘。在该设计中MSP430F149单片机工作在2种省电模式下，I/O口和16位计数器中断源唤醒处在LMP0、LMP4工作 模式下，当在LPM0、LPM4模式下的电流消耗典型值分别为70μA和0.1μA(VCC=3V)，唤醒时间为6μs。该方案也适用于其它系列的 MSP430系列单片机，而且所用的外围元器件很少，非常适合于便携式产品的设计应用。

　　1硬件电路组成

　　该设计方案的硬件电路如图1所示，它采用行列式键盘，其 中4行分别接在P4.0～P4.3上，4列分别接在P2.0～P2.3上。由于MSP430F149单片机的P1.x和P2.x都能做中断源，而P3.x 和P4.x则不行。该电路采用中断工作方式。

　　2工作原理

　　2.1工作模式和时钟的选择

　　MSP430F149是TI公 司推出的具有5种低功耗工作模式的16位单片机，它有活动模式(AM)及5种用CMOS技术设计的超低功耗工作方式(LPM0_LPM4)，而这6种模式是由标志位寄存器(SR)中的SCG1、SCG0、 OSCOFF和CUPOFF等4位通过控制位软件进行组合来确定的，当CUPOFF位复位时，MSP430F149为活动模式，此时其它3位可组成5种不 同的低功耗工作模式，它们的区别在于可否对3种时钟信号进行不同的配置。这3种时钟信号分别是：MCLK主时钟(用于CUP的时钟源)、SM-CLK子时 钟和ACLK辅助时钟。它们可由外接晶振获得，也可以由数字控制振荡器DCO经软件选择分频因子进行分频而得到。对于电池供电的小电流应用系统，为了解决 作为通信控制单元的MSP430F149在收发信令或通话时要求高频时钟，而在节电状态要求低频时钟的矛盾，可在收发信令或通话时，采用外接8MHz晶振 将16位定时器模块Time A的时钟源设置为来自ACLK，并设ACLK也取自外接8MHz晶振。而在键盘处理时，关闭外接8MHz晶振以使主时钟MCLK来自DCO，16位定时器模块Time_B的时钟源设置为来自SMCLK，并设 SMCLK也取自DCO，虽然DCO的精度会受到温度、电压的影响，但在实时性要求不高的键盘处理时还是完全可靠的。

　　2.2中断处理

　　在活动模式下，CPU响应中断的过程与MSC_51系列相似，在此不做累述。而在低功耗模式下，在对通用中断允许位(GIE)及相应中断允许位置位时，CPU响应中断应做以下工作：

　　●CPU结束省电模式，进入活动模式。

　　●将指向下一条指令的PC值和包含工作模式控制位的 SR推入堆栈。