低功耗MSP430單片機在3V與5V混合系統中的邏輯接口技術(shù)

3 接口電路的有關(guān)參數

了解了3V器件為什么具有5V容限后,在MSP430與LSTTL、HCMOS、CMOS電路實(shí)現相互聯(lián)接之前,要先了解各種電路和器件的參數,如表1所示。

4 接口實(shí)現

　　不同電源電壓的邏輯器件相互接口時(shí)存在的主要問(wèn)題是邏輯信號電平的配合問(wèn)題,就是前級電路輸出的電平要滿(mǎn)足后級電路對輸入電平的要求。此外還有負載電流的配合問(wèn)題,即前級電路的輸出電流應大于后級電路對輸入電流的要求,同時(shí)不應造成器件損壞。還有就是在高速或有嚴重干擾的場(chǎng)合,必須考慮接口對系統和抗干擾性能帶來(lái)的不良影響。這里主要討論邏輯信號電平的配合問(wèn)題。因為對于負載電流的配合問(wèn)題只是一個(gè)帶負載能力。而抗干擾問(wèn)題則用本文中提到的方法都可以忽略。

4.1 LSTTL-MSP430

　　如表1所示,LSTTL電路的高電平輸出電壓VOH約為2.7V,MSP430的高電平輸入電壓VIH約為0.8VCC,LSTTL電路的低電平輸出電壓VOL約為0.4V,MSP430的低電平輸入電壓VIL為0.2VCC。如果0.8VCC小于2.7V且0.2VCC大于0.4V時(shí),不存在邏輯信號電平的配合問(wèn)題,可以直接連接。如果0.8VCC大于2.7V或0.2VCC小于0.4V時(shí),就出現了邏輯信號電平的配合問(wèn)題。為了增大LSTTL電路的輸出高電平,利用TI公司的LVC系列。從表1中可以看到LVC系列產(chǎn)品的高電平輸出電壓和低電平輸出電壓都符合要求。

4.2 CMOS-MSP430

　　在接口時(shí)使CMOS和MSP430使用同一電源,例如3V電源可以直接驅動(dòng)。如果實(shí)際情況不允許,則根據表1,通過(guò)ALVT系列的器件就可以實(shí)現CMOS驅動(dòng)MSP430。

4.3 HCMOS-MSP430

同上述CMOS分析一樣,同樣選用ALVT來(lái)驅動(dòng)MSP430。

4.4 MSP430驅動(dòng)LSTTL、CMOS和HCMOS

　　MSP430的輸出引腳(P0.x、P1.x、P2.x、P3.x、P4.x、Oy)都有規定的外接電阻。外接電阻的大小取決于電源電壓VCC的大小。如果輸出電流比規定的要大,就需要輸出驅動(dòng)器。圖7所示為限制MSP430輸出電流的電阻最小值。設計以VCC=3V,通過(guò)這些器件可以驅動(dòng)需要大電流的LSTTL、HCMOS和CMOS電路接口。

5 兩種電平移位器件

5.1 雙電源電平移位器74LVC4245

　　74LVC4245是一種雙電源的電平移位器,如圖8所示。5V端用5V電源作為VCC(A),而3V端則用3V作為VCC(B)。它的功能類(lèi)似于常用的收發(fā)器74LVC245,所不同的是用兩個(gè)電源而不是一個(gè)電源。74LVC4245的電平移位在其內部進(jìn)行。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿(mǎn)電源幅值,并且有很好的噪聲抑制性能。因此該器件用來(lái)驅動(dòng)5V CMOS器件是很理想的。缺點(diǎn)是增加了功耗。

5.2 74LVC07

　　較為簡(jiǎn)單的一種電平移位器件是74LVC07。它使用一個(gè)漏極開(kāi)路緩沖器去驅動(dòng)5V CMOS器件,如圖9所示。它的輸出端由一個(gè)上拉電阻R接到5V電源。

　　低功耗MSP430與LSTTL、HCMOS和CMOS器件共存于一個(gè)系統中,這種情況將存在相當長(cháng)的時(shí)間。在設計這種系統時(shí)要分析其中邏輯器件的接口問(wèn)題,保證所設計的電路在不同電壓器件間數據傳輸的可靠性。