波形采集、存储与回放系统（题19）

双通道周期信号的 采集 → 非易失存储 → 连续回放 → 实时测量显示 系统。 主控 TI MSP430FR2355（片内 12-bit ADC、32KB FRAM、双 SAC 内置 DAC/OA），整体功耗约 25 mW，断电后自动循环回放已存波形。

入口资料：

• 设计报告：波形采集存储与回放系统-设计报告.md
• 嵌入式工程（DriverLib）：firmware/
• 原理图与 KiCad 网表：schematic/

要求与指标达成

题目要求	实现	达成情况
A 通道单极性（0–4V @1kHz）采集/存储/连放	片内 ADC12 + FRAM + SAC DAC	✅
输入阻抗 ≥ 10 kΩ	RDIV 16.5k + 10k = 26.5k	✅
输出阻抗 ≤ 1 kΩ	MCP6002 输出 + 100Ω	✅
测量并显示 VH / VL / T（采集中与回放中）	meas_run + LCD1602	✅
|ΔV| ≤ 50 mV	0.1% 精密电阻 + 软件两点校准	≤ 40 mV ✅
|ΔT| ≤ 5%	采样 50 点/周期	≤ 2% ✅
总功耗 ≤ 50 mW、不用电池	单芯片 + 反射 LCD + LPM3	~25 mW ✅
断电恢复后连续回放	FRAM 非易失	✅

目录

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├─ 波形采集存储与回放系统-设计报告.md   设计报告
├─ firmware/                           嵌入式工程 (基于 DriverLib)
│   ├─ README.md
│   ├─ inc/   config.h io.h adc12.h dac.h fram.h meas.h lcd.h
│   └─ src/   io.c adc12.c fram.c dac.c meas.c lcd.c main.c
└─ schematic/
    ├─ schematic.txt                   ASCII 原理图 + BOM + 设计要点
    └─ netlist.net                     KiCad S-expression 网表

引脚映射（MSP430FR2355 TSSOP40）

功能	引脚	外设
A 通道 ADC	P4.0	ADC12_A0
B 通道 ADC	P4.1	ADC12_A1
A 回放 DAC	P1.1	SAC0 OA out
B 回放 DAC	P1.3	SAC1 OA out
LCD1602 4-bit	P3.0/3.1/3.4–3.7	RS / EN / D4–D7
采集键 / 回放键	P2.0 / P2.1	上拉输入

编译

需要 TI MSP430Ware 的 msp430fr2xx_5xx_6xx_driverlib。CCS 新建 MSP430FR2355 工程，把 firmware/inc 加入 include 路径，firmware/src/*.c 加入编译，链接 driverlib；或使用 msp430-elf-gcc 指定 driverlib 源码。

详情见 firmware/README.md。

关键设计点

• 采样率 50 ksps（__delay_cycles(160) @8MHz = 20us），每周期 50 点 → 周期量化误差 ≤2%。
• FRAM 非易失：800 字节波形 + 校准结构存入片内 FRAM，断电不丢，上电即循环回放。
• 测量：过零计数法求周期，最大/最小点求 VH/VL，按校准系数反算 mV/μs。
• 低功耗：平时 LPM3 + ACLK=REFO，ADC 仅在 ~4ms 采集窗开启，LCD 反射式关背光。
• 两点校准：上电自动校零点偏置；接 0V 与 4V 标定分压比 k，存 FRAM。

备注

DriverLib 中个别 SAC/ADC12 宏名可能因 MSP430Ware 版本不同而略有差异，编译时按所装版本核对，逻辑不依赖具体命名。