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摘要：以MSP430单片机为主控核心，结合片上因特网无线模块CC3200，设计了一种具有远程断开和Wi-Fi连接的智能插座。对硬件和软件设计进行了说明，实现了单插座电能计量。该装置可用于工业建筑和家庭自动化应用。
关键词：智能插座；Wi-Fi；MSP430
1、引言
各种应用越来越多地需要支持 Wi-Fi 的测量和控制，特别是在终端产品领域，例如智能插头和智能插座，以及常规应用领域，例如家用电器、智能电网以及楼宇自动化[1]。
本文设计的智能插座，微控制器采用MSP430单片机，电能测量模块采用片上因特网无线模块CC3200，该模块在单个微控制器内集成了计量数据计算，可处理所有 Wi-Fi 通信，包括与云服务的连接。该系统从单个负载监控能耗并控制高电压侧，同时通过 Wi-Fi 将数据传输至其他器件或云服务器。该系统还包含能够为系统高效供电的高度紧凑型反激式电源单元。
2、硬件设计
智能插座的硬件结构如图1所示，主要包括Wi-Fi模块和控制管理模块。
2.1 Wi-Fi模块设计
该模块采用TI最新的SimpleLink Wi-Fi CC3200芯片设计，内置高性能ARM Cortex-M4 MCU，并包含多种外设。模块支持802.11 b/g/n无线标准，支持Station，AP和Wi-Fi直连模式。
CC3200包括应用MCU、Wi-Fi网络处理器（CC3100）和电源管理3大部分[2]。
应用MCU包含一个运行频率为80MHz的行业标准ARM Cortex-M4内核，包含用于存放代码和数据的内部RAM以及存放启动引导程序和外设驱动程序的ROM，还包含GPIO、UART、SPI、I2C、I2S/PCM、SD/MMC、PWM和ADC等多种片内外设。
Wi-Fi 网络处理器子系统特有一个Wi-Fi 片上互聯网并且包含一个额外的专用ARM MCU，此MCU 可完全免除应用MCU 的处理负担。该子系统包含802.11 b/g/n 射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，以实现支持256 位加密的快速、安全互联网连接。CC3200 器件支持基站、访问点和Wi-Fi 直接模式。此器件还支持WPA2 个人和企业安全性以及WPS2.0。Wi-Fi 片上互联网包括嵌入式TCP/IP 和TLS/SSL 堆栈，HTTP 服务器和多个互联网协议。
电源管理子系统包括支持广泛电源电压范围的集成直流-直流转换器。这个子系统可启用低功耗模式，诸如具有RTC 的休眠模式，所需电流少于4μA。
2.2控制管理模块设计
该模块主要采用集成了智能模拟的全新系列MSP430?工业级微控制器MSP430i2041，以实现高准确度、高精密度并节约成本[3]。MSP430i204x MCU可满足工业和智能电网应用所需的-40℃至+105℃宽泛温度范围要求。全新MSP430 i系列MCU非常适用于占位传感器、远程温度与压力变送器、电源监控等各种成本敏感型工业领域。
全新MSP430i204x工业级MCU具有集成的智能模拟设置，包括多达四个集成式Σ-Δ模数转换器（ADC），这些转换器所提供的准确度可在2000：1的动态范围内将智能型计量产品的误差降低至0.5%。片上24位Σ-Δ模数转换器（ADC）的同步采样可免除用于顺序采样的软件补偿，这有助于开发人员缩减软件代码的长度。、附加模拟设置可提供面向计量的篡改检测功能，这使开发人员设计的智能型能量计可检测未经授权的访问。MSP430i204x MCU也包括无需外部晶体的内部数控振荡器（DCO）。此外，采用28引脚TSSOP和32引脚QFP的小型封装尺寸还能使设计人员减少电路板占用空间并降低系统成本，同时提高准确度。
其它硬件单元都是常见的，通用型的设计，在此不再重复。
3、软件设计
系统上电后，由主程序完成系统的复位和初始化工作，之后开始任务轮询，当某个任务需要被执行时，主程序通过调用与之对应的子程序去完成该任务，任务完成后，系统又返回到主程序。系统主程序流程图如图2所示。
4、结论
本文采用工业级控制器MSP430i2041和TI最新的SimpleLink Wi-Fi CC3200设计的智能插座，实现了远程断开和Wi-Fi连接，系统运行稳定、可靠，具有一定的应用和推广价值。
参考文献：
[1]廖建尚. 物联网开发与应用：基于ZigBee、Simplici TI、低功率蓝牙、Wi-Fi技术[M]. 北京：电子工业出版社，2017.
[2]沈建华. CC3200 Wi-Fi微控制器原理与实践：基于MiCO物联网操作系统[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2015.
[3] TI拓展其工业级微控制器产品组合以实现准确精密测量[J]. 电子质量，2014，12.
作者简介：
王强，男，1988年生，硕士研究生，主要研究方向：嵌入式系统开发及应用。
关键词：智能插座；Wi-Fi；MSP430
1、引言
各种应用越来越多地需要支持 Wi-Fi 的测量和控制，特别是在终端产品领域，例如智能插头和智能插座，以及常规应用领域，例如家用电器、智能电网以及楼宇自动化[1]。
本文设计的智能插座，微控制器采用MSP430单片机，电能测量模块采用片上因特网无线模块CC3200，该模块在单个微控制器内集成了计量数据计算，可处理所有 Wi-Fi 通信，包括与云服务的连接。该系统从单个负载监控能耗并控制高电压侧，同时通过 Wi-Fi 将数据传输至其他器件或云服务器。该系统还包含能够为系统高效供电的高度紧凑型反激式电源单元。
2、硬件设计
智能插座的硬件结构如图1所示，主要包括Wi-Fi模块和控制管理模块。
2.1 Wi-Fi模块设计
该模块采用TI最新的SimpleLink Wi-Fi CC3200芯片设计，内置高性能ARM Cortex-M4 MCU，并包含多种外设。模块支持802.11 b/g/n无线标准，支持Station，AP和Wi-Fi直连模式。
CC3200包括应用MCU、Wi-Fi网络处理器（CC3100）和电源管理3大部分[2]。
应用MCU包含一个运行频率为80MHz的行业标准ARM Cortex-M4内核，包含用于存放代码和数据的内部RAM以及存放启动引导程序和外设驱动程序的ROM，还包含GPIO、UART、SPI、I2C、I2S/PCM、SD/MMC、PWM和ADC等多种片内外设。
Wi-Fi 网络处理器子系统特有一个Wi-Fi 片上互聯网并且包含一个额外的专用ARM MCU，此MCU 可完全免除应用MCU 的处理负担。该子系统包含802.11 b/g/n 射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，以实现支持256 位加密的快速、安全互联网连接。CC3200 器件支持基站、访问点和Wi-Fi 直接模式。此器件还支持WPA2 个人和企业安全性以及WPS2.0。Wi-Fi 片上互联网包括嵌入式TCP/IP 和TLS/SSL 堆栈，HTTP 服务器和多个互联网协议。
电源管理子系统包括支持广泛电源电压范围的集成直流-直流转换器。这个子系统可启用低功耗模式，诸如具有RTC 的休眠模式，所需电流少于4μA。
2.2控制管理模块设计
该模块主要采用集成了智能模拟的全新系列MSP430?工业级微控制器MSP430i2041，以实现高准确度、高精密度并节约成本[3]。MSP430i204x MCU可满足工业和智能电网应用所需的-40℃至+105℃宽泛温度范围要求。全新MSP430 i系列MCU非常适用于占位传感器、远程温度与压力变送器、电源监控等各种成本敏感型工业领域。
全新MSP430i204x工业级MCU具有集成的智能模拟设置，包括多达四个集成式Σ-Δ模数转换器（ADC），这些转换器所提供的准确度可在2000：1的动态范围内将智能型计量产品的误差降低至0.5%。片上24位Σ-Δ模数转换器（ADC）的同步采样可免除用于顺序采样的软件补偿，这有助于开发人员缩减软件代码的长度。、附加模拟设置可提供面向计量的篡改检测功能，这使开发人员设计的智能型能量计可检测未经授权的访问。MSP430i204x MCU也包括无需外部晶体的内部数控振荡器（DCO）。此外，采用28引脚TSSOP和32引脚QFP的小型封装尺寸还能使设计人员减少电路板占用空间并降低系统成本，同时提高准确度。
其它硬件单元都是常见的，通用型的设计，在此不再重复。
3、软件设计
系统上电后，由主程序完成系统的复位和初始化工作，之后开始任务轮询，当某个任务需要被执行时，主程序通过调用与之对应的子程序去完成该任务，任务完成后，系统又返回到主程序。系统主程序流程图如图2所示。
4、结论
本文采用工业级控制器MSP430i2041和TI最新的SimpleLink Wi-Fi CC3200设计的智能插座，实现了远程断开和Wi-Fi连接，系统运行稳定、可靠，具有一定的应用和推广价值。
参考文献：
[1]廖建尚. 物联网开发与应用：基于ZigBee、Simplici TI、低功率蓝牙、Wi-Fi技术[M]. 北京：电子工业出版社，2017.
[2]沈建华. CC3200 Wi-Fi微控制器原理与实践：基于MiCO物联网操作系统[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2015.
[3] TI拓展其工业级微控制器产品组合以实现准确精密测量[J]. 电子质量，2014，12.
作者简介：
王强，男，1988年生，硕士研究生，主要研究方向：嵌入式系统开发及应用。