Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

Kondensator

2024-05-03T18:41:42Z

Ffje: Kleine grammatikalische Korrektur im letzten Satz des 4. Absatzes

Ein '''Kondensator''' ist ein passives elektrisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, welches elektrische Energie in einem elektrischen Feld in Form von Ladung speichert. Die charakteristische Größe, die den Kondensator beschreibt, ist die Kapazität C, gemessen in Farad (F). Ein Kondensator besteht aus zwei Flächen gut leitfähigen Materials, die voneinander isoliert sind. Das Isolationsmaterial ist ein Dielektrikum und verleiht dem Kondensator je nach Material stark unterschiedliche Eigenschaften.

== Aufbau eines Kondensators ==
Je größer die Fläche, je geringer der Abstand der Flächen und je höher die relative Permittivität \varepsilon_r - das Dielektrikum - desto höher ist die Kapazität des Bauteils. Der einfachste Kondensator besteht aus zwei voneinander isolierten Metallplatten, zwischen denen sich Luft als "Dielektrikum" befindet. Um die Fläche und damit die Kapazität zu vergrößern gibt es verschiedene Möglichkeiten:

=== Wickelkondensator ===
Die einfachste Methode die Flächen zu vergrößern ist es, zwei leitfähige Folien mit einem Isolationsmaterial dazwischen aufzuwickeln. Diese Methode wird für so ziemlich alle Kondensatortypen verwendet. Manchmal wird der Wickel nach der Herstellung flachgepresst, um das Volumen zu optimieren.

=== Schichtkondensator ===
Diese Aufbauart wird durch "stapeln" der unterschiedlichen Lagen erreicht. Verfahrenstechnisch ist dies oft wieder ein Wickel, jedoch meist auf bis zu 2 Meter durchmessenden Wickelrädern. Dieses ursprünglich von Siemens eingesetzte Verfahren wird auch aktuell noch verwendet, hauptsächlich für Folienkondensatoren bis in den mF-Bereich hinein. Nach dem Wickeln auf vieleckigen Rädern wird der Folienstapel geschnitten und auf die gewünschte Größe = Kapazität getrennt.

== Kondensatortypen ==
(Vakuum-, Glimmer-, Gas- und Glaskondensatoren nicht berücksichtigt)
=== Keramik-Kondensator ===
Siehe auch den Artikel '''Keramikkondensator in [https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator#Spannungsabh.C3.A4ngigkeit_der_Kapazit.C3.A4t Wikipedia]'''.

Kerkos sind sogenannte "Vielschicht-Kondensatoren" die aus mehreren hundert Lagen einer isolierenden Keramik (Titandioxid+Bariumtitanat), und einer elektrisch leitfähigen Metallisierung (Aluminium & Magnesiumsilikate) bestehen.
Dieser Typ ist wie der Folienkondensator für höchste Frequenzen geeignet, hat eine sehr geringe Baugröße, eine gute Temperaturstabilität aber piezoelektrische Eigenschaften. Die Kapazität pro mm³ variiert je nach Dielektrikum Z5U, Y5V, X7R, C0 (in abnehmender Kapazitätsdichte) und ist sowohl abhängig von Temperatur als auch der angelegten Spannung.

=== Folien-Kondensator ===
Siehe auch den Artikel '''Folienkondensator in [https://de.wikipedia.org/wiki/Kunststoff-Folienkondensator Wikipedia]'''.

Unterschiedliche Folienarten verleihen dem Kondensator stark unterschiedliche Eigenschaften wie z.B. temperatur- und alterungsbeständigkeit, Verlustfaktor, Isolationswiderstand, und die obere Grenzfrequenz, um nur die wichtigsten zu nennen. Die Dicke der Metallisierung hingegen entscheidet über den maximal zulässigen Rippelstrom / Impulsstromfestigkeit und darüber, ob sich ein Kondensator "selbst heilen" kann, oder nicht. Das Verfahren der "Selbstheilung" funktioniert nur bei Metallisierungen, da es darauf beruht, daß die im C gespeicherte Energie den Metallbelag beim Durchschlag durch die Isolation verdampfen kann. Ist die Energie zu gering, wird nur wenig Metall um den Durchschlag verdampft, und der Kurzschluß bleibt bestehen. Ist die Energie zu hoch, wird der Kondensator thermisch zerstört. Hat der C den richigen Energiegehalt, verdampft direkt um die Durchschlagstelle herum bis zu einigen mm der Metallisierung, und die Fehlstelle ist wieder isoliert. Im Übrigen ist eine Parallelsschaltung aus vielen,als selbstheilenden C's nicht unbedingt mehr "selbstheilend" da der Energieeintrag dann aus dem Gesamtverbund kommt, und oft zu hoch ist um nur eine kleine Fläche verdampfen zu lassen.
Impulsstrom-feste Kondensatoren zeichnen sich durch hohe Schichtstärken der Metallisierung aus, oder verwenden statt der Metallbeschichtung direkt eine Metallfolie. Hier wäre normalerweise ein "selbstheilen" gleichbedeutend mit einem so hohen Energieeintrag, daß das Bauteil zerstört wird.

Hier eine kleine Übersicht mit der Bitte um Vervollständigung.

{| class="wikitable"
| style="width:8em"| '''Folientyp''' || Poly- propylen || Poly- styren || Poly- carbonat ||Poly- ester|| Poly- styrol || Poly- ethylen- naphthalat || Polytetra- fluor- ethylen || Poly- phenylen- sulfid || Metall- Papier
|-
| '''Folien-''' '''markenname''' || Hostalen || - || Makrofol, Makroflex || Mylar, Hostaphan || Styroflex || Kaladex|| Teflon|| Tedur, Ryton|| Papier
|-
| '''Abkürzung''' || PP || - || PC|| PET || PS|| PEN|| PTFE|| PPS|| -
|-
| '''Typ''' || (F)KP, MKP || -KS, MKS || KC, MKC || (F)KT, MKT || -KS, MKS || (F)KN, MKN|| -|| (F)KI, MKI|| MP
|-
| '''Temperatur-''' '''festigkeit /°C''' || ca 105 || - || ca. 105 || 125..150 || - || 150 || -|| 150 || 85
|-
| '''Toleranz''' '''+/-%''' || 1 || 1 || -|| 1 || - || -|| -|| -|| 20
|-
| '''Grenzfrequenz /kHz''' || 100 || 400 || -|| - || 1000 || -|| -|| -|| -
|-
| '''Selbstheilend''' || ja || - || -|| ja || - || -|| -|| -|| ja
|-
| '''Impuls-''' '''belastbarkeit''' || + || + || || + || -- || -|| -|| -|| +
|}
(MK) = metallisierte Folie, (F) = Metallbeläge z.B. Metallfolie (K) = Metallfolie+Kunststofffolie

=== Elektrolyt-Kondensator ===
Ein Elko unterscheidet sich hauptsächlich dadurch von anderen Kondensatoren, daß nur eine Elektrode aus einer Metallschicht besteht, die zweite aus einem festen, oder flüssigen Elektrolyten.

Siehe auch den Artikel '''Elektrolytkondensator in [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytkondensator Wikipedia]'''.

==== Fest-Elektrolyt ====
Diese Bauteile bestehen aus Polymeren, Metalloxiden, Braunstein, ... und sind wie die Elkos immer gepolt.
Als Metalloxide ist Tantal sehr, und Niob noch weniger verbreitet.
Takos sind '''SEHR''' empfindlich gegenüber schnellen Spannungsanstiegen bzw. Überspannung und sollten nie ohne Vorwiderstand direkt an einer niederohmigen Quelle (Batterie) geladen/betrieben werden. Takos verbrennen im Fehlerfall mit einer Stichflamme, daher empfiehlt es sich eine deutlich höhere Spannungsfestigkeit zu wählen und - bei direktem Anschluß an eine niederohmige Quelle - zusätzlich ein Lade-Vorwiderstand einzubauen. Treten zusätzlich hohe Temperaturen auf, ist die Spannungsfestigkeit mindestens zu verdoppeln.
Kondensatoren mit Niob statt Tantal sind weniger verbreitet, und noch sehr teuer. Ihr Vorteil ist z.B. die Unempfindlichkeit gegenüber schnellen Spannungsanstiegen, sie können direkt an jeder Quelle betrieben werden.

==== Flüssig-Elektrolyt ====
Diese Bauteile bestehen aus zwei Lagen '''sehr stark angeätzter''' Aluminiumfolie - zur Vergrößerung der Oberfläche - und einem flüssigen (seltener "einem festen") Elektrolyten. Die zweite Folie kontaktiert gleichzeitig den Elektrolyten. Der Elektrolyt ist häufig auf Alkoholen basierend, aus/mit Schwefelsäure oder Glykol.
Die Alufolie wird nach den ätzen anodisch oxidiert. Die Eloxal-Schicht ist mechanisch belastbar, und stellt die '''einzige''' Isolation zwischen den beiden Anschlüssen dar. Die Oxidation der Alufolie wird je nach Hersteller bei ca. 140..165% der Nennspannung durchgeführt. Die Oxidschicht baut sich durch den Elektrolyten bei langer Lagerung stark ab, daher sinkt die Spannungsfestigkeit eines Elkos mit seinem Alter. Alte Bauteile können - sofern noch Elektrolyt enthalten ist - durch spannungsrichtiges Anschließen an eine Spannungsquelle und langsamen erhöhen der Spannung bis über die Nennspannung hinaus wieder "formiert" werden. Achtung, hier besteht die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen, daher hochohmigen Vorwiderstand verwenden!
Wird ein Elko verpolt betrieben, wird die Oxidschicht im Laufe der Zeit (Abhängig von Spannung und Temperatur) abgebaut, und der Kondensator schlägt durch.

=== Doppelschicht-Kondensatoren ===
Siehe auch den Artikel '''Superkondensator in [https://de.wikipedia.org/wiki/Superkondensator Wikipedia]'''.

Diese Bauteile werden unter Markennamen wie "Goldcap", "Ultracap" oder "Supercap" vertrieben, besitzen meist ein flüssiges Elektrolyt haben aber nicht besonders viel mit den o.g. "Elektrolytkondensatoren" gemeinsam. Dieser Kondensator besitzt Eigenschaften eines Kondensators und einer Batterie. Der "Kondensator" ist hier aus (im Gegensatz zum Elko) zwei Lagen einer einseitig metallisierten Aktivkohle, einem Separator, und einem Elektrolyten.
Das verwendete Elektrolyt erfüllt unter definierten Betriebsbedingungen die Funktion eines zusätzlichen Dielektrikums, und trägt zusätzlich zur ohnehin schon sehr großen Fläche der Aktivkohle, durch seine extrem dünne Schichtdicke, zur sehr hohen Kapazität bei.
Im Gegensatz zu einer Batterie kann der Doppelschichtkondensator Energie sehr schnell aufnehmen und abgeben, und altert dabei nur im geringen Maße. 500000 Lade-/Entladezyklen sind erreichbar, wenn die Spannung pro Zelle nicht überschritten wird. Normal sind hier 2,3..2,5V.

== Anwendungen ==
Hier wird für verschiedene Anwendungsfälle eine sinnvolle Lösung empfohlen.

{| class="wikitable"
| '''Anwendung''' || '''Beispiel''' || '''Empfohlener Typ''' ||'''Kommentar'''
|-
| Stromversorgung || Netzteil|| Elko||
|-
| Stromversorgung || Zwischenkreis|| Elkos, Folienkondensatoren||
|-
| Datenerhalt || || Doppelschichtkondensator ||
|-
| Energiespeicher|| digitale Schaltungen|| Kerko || z.B. 47nF pro IC bzw. Vcc-Anschluß
|-
| Hohe Impulsenergie x00ms || Impulsschweißgerät, (capacitive discharge)|| Elko (Folie)||
|-
| Impulsfeste Kondensatoren || Coils shrinker, Coilgun, Railgun|| Folie||MKT10 oder noch besser FKT1
|-
| NF-Filter|| PWM als DAC || Tako/Elko/Kerko ||
|-
| HF-Filter|| Beispiel || Styroflex-Folie ||
|-
| Audio || Kopplung || Folie ||
|-
| Vorwiderstand || Motorkondensator || MP oder Folie ||
|-
| Vorwiderstand || Kondensatornetzteil|| Kerko/Folie || Achtung, nur X2-Typen!
|}

== Mathematik zum Kondensator ==

Die Größe eines Kondensators ist seine Kapazität (Formelzeichen ''C''), die als Ladung (Formelzeichen ''Q'') durch Spannung (Formelzeichen ''U'') definiert ist.

<math>C=\frac{Q}{U}</math>

Die Einheit für die Kapazität ist Farad:

<math> [C]=F=\frac{As}{V}</math>

=== Reihenschaltung ===

Für eine Reihenschaltung von ''n'' Kondensatoren gilt:

<math>\frac{1}{C_{ges}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\dots+\frac{1}{C_n}</math>

<math>U_{ges}=U_1+U_2+\dots+U_n</math>

<math>I_{ges}=I_1=I_2=\dots=I_n</math>

===Parallelschaltung ===

Für eine Parallelschaltung von ''n'' Kondensatoren gilt:

<math>C_{ges}=C_1+C_2+\dots+C_n</math>

<math>U_{ges}=U_1=U_2=\dots=U_n</math>

<math>I_{ges}=I_1+I_2+\dots+I_n</math>

===Gespeicherte Energie ===

Die in einem Kondensator gespeicherte Energie lässt sich durch die Formel

<math> W=\frac{C}{2} \cdot U^2 = \frac{1}{2 \cdot C} \cdot Q^2 = \frac{U}{2} \cdot Q </math>

berechnen.

== Praxis ==

=== Polaritätszeichen ===

Elektrolytkondensatoren (kurz Elkos) sind in der Regel gepolt, d. h. Gleichspannungspegel müssen in einer vorgeschriebenen Polarität angelegt werden, damit das Dielektrikum nicht zerstört wird. Bei Aluminium-Elkos wird dabei generell der Minuspol gekennzeichnet, bei kleinen Bauformen mit einem Strich, bei größeren Bauformen befinden sich u. U. auch noch Minuszeichen in diesem Strich eingebettet. Bei Tantal-Elkos hingegen wird immer der Pluspol gekennzeichnet, sowohl bei SMD als auch THT-Bauformen.

[[Bild:SMD-Elkos.jpeg]]

Die gezeigten Elkos haben folgende Werte (von links nach rechts):

* 220 µF, Spannungsfestigkeit 6 V
* 100 µF (<math>10 \cdot 10^7</math> pF), 16 V
* 22 µF, 10 V
* 1 µF, 35 V
* 2,2 µF (<math>22 \cdot 10^5</math> pF), 10 V

Die beim 100-µF-Kondensator zu findende Buchstabenschreibweise für die Spannungsfestigkeit ist wenig gebräuchlich, aber gelegentlich anzutreffen. Die Zuordnung ist:

{| class="wikitable"
| style="width:8em" | '''Buchstabe''' || e || g || j || A || C || D || E || V || H || J || K
|-
| '''Spannungs-''' '''festigkeit /V''' || 2.5 || 4 || 6,3 || 10 || 16 || 20 || 25 || 35 || 50 || 63 || 80
|}

Die Spannungsfestigkeit kann auch durch eine zweistellige Kombination aus einer Ziffer und einem Buchstaben codiert sein:

{| class="wikitable"
| style="width:8em" | '''Kombination''' || 0G || 0L || 0J || 1A || 1C || 1E
|-
| '''Spannungs-''' '''festigkeit /V''' || 4,0 || 5,5 || 6,3 || 10 || 16 || 20
|-
|
|-
| '''Kombination''' || 1H || 1J || 1K || 2A || 2Q || 2B
|-
| '''Spannungs-''' '''festigkeit /V''' || 50 || 63 || 80 || 100 || 110 || 125
|-
|
|-
| '''Kombination''' || 2C || 2Z || 2D || 2P || 2E || 2F
|-
| '''Spannungs-''' '''festigkeit /V''' || 160 || 180 || 200 || 220 || 250 || 315
|-
|
|-
| '''Kombination''' || 2V || 2G || 2W || 2H || 2J || 3A
|-
| '''Spannungs-''' '''festigkeit /V''' || 350 || 400 || 450 || 500 || 630 || 1000
|}

{| class="wikitable"
| '''Case Code''' (Bauform) || A || B || C || D
|-
| '''EIA Code''' || 3216 || 3528 || 6032 || 7343
|-
| '''Länge''' (mm) || 3,2 || 3,5 || 6,0 || 7,3
|-
| '''Breite''' (mm) || 1,6 || 2,8 || 3,2 || 4,3
|-
| '''Höhe''' (mm) || 1,6 || 1,9 || 2,5 || 2,8
|-
| Maßtoleranz (mm) || 0,2 || 0,2 || 0,3 || 0,3
|}

=== Siebkondensator ===

Der Siebkondensator sitzt hinter einem Gleichrichter und hat die Aufgabe, aus einer gleichgerichteten, pulsierenden Spannung, eine annähernd konstante Gleichspannung mit nur wenig Welligkeit (engl. Ripple) zu machen. Er wird periodisch geladen und muss während der Ladepausen, wenn die Eingangssspannung vor dem Gleichrichter kleiner als die Ausgangsspannung ist, den Ausgang mit Strom versorgen. Man findet ihn in allen klassischen Netzteilen mit 50Hz Trafo. Als Daumenregel kann man sich merken, dass man pro 1A Ausgangsstrom ca. 10mF braucht, um eine Welligkeit von ca. 1Vpp zu erreichen.

Einen Siebkondensator findet man auch am Ausgang von Schaltnetzteilen, seine Aufgabe ist dort die gleiche. Allerdings sind die Schaltfrequenzen deutlich höher, typisch 50-500kHz. Darum muss dieser Kondensator einen besonders kleinen, effektiven Innenwiderstand besitzen (engl. ESR, Equivalent Series Resistance).

=== Entkoppelkondensator ===

Der Entkoppelkondensator hat die Aufgabe, die Versorgungsspannung nahe an einem IC für hochfrequente Ströme zu puffern (entkoppeln, engl. decoupling). Schnelle Digital- und Analogschaltungen benötigen vor allem beim Umschalten sehr schnell viel Strom, in der Größenordnung von Nanosekunden bis Mikrosekunden, je nach IC Milliampere bis Ampere. Diese müssen mit möglichst geringem Widerstand und Induktivität geliefert werden. Ein Stromversorgungsnetz auf einer Platine kann das meist nur unzureichend, dazu sind die Leitungen meist zu lang und damit die Induktivität zu hoch. Ein nah am IC platzierter Kondensator liefert diesen Strom für kurze Zeit, ohne dass die Spannung nennenswert einbricht. Die Entkopplung der Stromversorgung geschieht meist mehrstufig, d.h. es werden Kondensatoren verschiedener Arten und Kapazitäten eingesetzt, siehe [[Stromversorgung für FPGAs]].

Praktische Anwendung

* '''Jeder''' Digitalschaltkreis benötigt einen 100nF Keramikkondensator nah (kleiner 20mm) an den Anschlüssen von VCC und GND. Je schneller der IC schalten kann, umso wichtiger ist er und umso näher muss er platziert werden. Ein "langsamer" IC wie ein AVR Mikrocontroller verkraftet 20mm, im Ausnahmefall auch mehr. Ein deutlich schnellerer IC wie moderne FPGAs, große CPUs, sehr schnelle ASICs etc. sind da anspruchsvoller, vor allem wenn die Schaltung stabil laufen soll. Dann muss man möglichst jeden Millimeter Leiterbahn zwischen Pin und Kondensator einsparen, soweit das mechanisch geht.
* Für '''jedes''' Anschlusspaar von VCC und GND eines ICs muss ein Kondensator verwendet werden. Sparen geht hier oft schief!
* Für die Verbindung der Entkoppelkondensatoren zur Masse- bzw. Versorgungsfläche sollte man möglichst je Kondensator ein VIA benutzen und nicht über ein VIA mehrere Kondensatoren verbinden. Dadurch wird die parasitäre Induktivität vermindert.
* Schnelle Analogschaltkreise wie Operationsverstärker, [[Treiber]] etc. brauchen auch individuelle Entkoppelkondensatoren.
* Pi mal Daumen gilt: Je größer der Kondensator, umso weiter kann er von dem Verbraucher weg sein, da er auf Grund seines Innenwiderstands (ESR, ESL) weniger HF-tauglich ist. Es ist somit nicht sinnvoll, einen 1000µF Elektrolytkondensator 10mm neben einen Digital-IC setzen zu wollen. Dort gehört der 100nF Keramikkondensator hin. Aber für die Stromversorgung von Motoren, Treibern und [[H-Brücken Übersicht|H-Brücken]] sind derartige großen Kondensatoren wichtig und sollten nicht zu weit entfernt sein.

=== Koppelkondensator ===

Koppelkondensatoren verbinden Verstärkerstufen. Dabei wird jedoch nur der Wechselanteil übertragen, kein Gleichanteil. Diese Kondensatoren müssen möglichst verzerrungsarm sein, vor allem im Audiobereich. Das wird durch die richtige Wahl des Dielektrikums erreicht.

=== Forumsbeiträge ===

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/43762 Abblockkondensator: Kerko (Keramik) oder Folie?]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/62576 Brennende Tantalkondensatoren]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/108865#963281 Kodierung (Umwandlung)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/169958#1624840 Unterschied: Elektrolytkondensator vs. Tantalkondensator]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/195563#1915294 Unterschied: C0G vs. Glimmer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/264347#2748845 Kurze Beschreibung verschiedener Folienkondensatoren]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/108865#1356075 PC Tool zum Identifizieren von Kondensatoren]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/436472#5164488 Kräftige Ladepumpe 12V?], wie Ladungspumpen effizient arbeiten
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/470224#5763932 MMLC Kondensatoren Bauform reduzieren]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/440901#5264220 1F-Kondensator laden & entladen]

== Weblinks ==

* [http://my.execpc.com/~endlr/index.html CapSite 2009] - Introduction To Capacitors
* [http://www.cde.com/catalogs/AEappGUIDE.pdf Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide] von CDE Cornell Dubilier
* Sehr ausführliche Artikel bei Wikipedia
** [http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytkondensator Elektrolytkondensator]
** [http://de.wikipedia.org/wiki/Polymer-Elektrolytkondensator Polymer-Elkos]
** [http://de.wikipedia.org/wiki/Aluminium-Elektrolytkondensator Al-(Polymer-)Elkos]
** [http://de.wikipedia.org/wiki/Tantal-Elektrolytkondensator Niob- und Tantal-(Polymer-)Elkos]
* Anwendungen
** [http://www.radio-electronics.com/info/data/capacitor/capacitor_types.php Capacitor types and their uses] (engl.)
** [http://www.planetanalog.com/features/showArticle.jhtml;jsessionid=23?articleID=199905522 Choosing and Using Bypass Capacitors] (dreiteilige Artikelserie) bei [http://www.planetanalog.com www.planetanalog.com]
** [http://www.vagrearg.org/?p=decoupling Decoupling by Example]
* Video-Tutorials
** EEVblog #33 – Capacitor Tutorial [http://www.eevblog.com/2009/09/26/eevblog-33-1of2-capacitor-tutorial-electrolytic-tantalum-and-plastic-film/ Teil 1: Electrolytic, Tantalum, and Plastic Film] und [http://www.eevblog.com/2009/09/26/eevblog-33-2of2-capacitor-tutorial-ceramics-and-impedance/ Teil 2: Ceramics and impedance]
* [http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/5527 Tutorial] von Maxim, "Temperature and Voltage Variation of Ceramic Capacitors, or Why Your 4.7µF Capacitor Becomes a 0.33µF Capacitor", engl.
* [http://www.wima.de/DE/characteristics.htm Vergleichstabelle] der Eigenschaften von Folien- und Keramikkondensatoren, WIMA
* [http://portal.national.com/rap/Application/0,1570,28,00.html] Bob Pease: "Understand Capacitor Soakage to Optimize Analog Systems"
* [http://www.youtube.com/watch?v=AP_FSyWGpoE Youtube-Video zum Thema Abblockkondensatoren (Deutsch)]
* [http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung Entkopplung] von ICs, von Lothar Miller

[[Category:Bauteile]]
[[Category:Grundlagen]]

Pegelwandler

2024-05-01T09:20:37Z

Ffje: In der Einleitung eine kleine grammatikalische Korrektur

== Einleitung ==

Pegelwandeln (engl. level shifting) wird oft notwendig, wenn Systeme mit unterschiedlichen Ausgangs- und Eingangsspannungen (z. B. Versorgungs- oder Logikspannungen) miteinander verbunden werden sollen. Das vielleicht bekannteste Beispiel ist die Umsetzung von 0V/5V [[TTL]] Logikpegeln auf die -13V/13V Pegel einer seriellen [[RS232]] Schnittstelle. Die Probleme beim Pegelwandeln können sein:

# Überlastung einer oder beider Seiten, bis hin zur Zerstörung
# Inkompatible Logikpegel und daraus resultierendes Nichtfunktionieren der Schaltung, oder noch schlimmer, sporadische Fehlfunktionen
# Verzögerungen der Signale durch die Pegelwandlung und daraus resultierende maximale Signalfrequenzen

=== Überlastung ===

Das Erzeugen von verschiedenen Versorgungsspannungen ist ziemlich einfach, aber man muss sicher gehen, dass man die Signalpegel der Bauteile auf Toleranz überprüft. Wenn z.B. ein 5V Bauteil ein Signal an ein 3V Bauteil schickt, können beide Bauteile beschädigt werden. Vor allem für neue ICs ist es ein Problem mit "hohen" Spannungen wie 5V zu arbeiten. Auf Grund der immer kleineren Schaltkreisstrukturen (aktuelle Prozessoren werden mit 14nm Technologie hergestellt!) werden auch die Abstände und Schichtdicken immer geringer. Das reduziert natürlich auch die Spannungs- und Stromfestigkeit der Transistoren auf dem IC. Neue ICs vertragen deshalb meist nur noch 3.3V, teilweise sogar weniger! Die Überlastung erfolgt durch zu hohe Spannung und dadurch mehr oder weniger langsame Zerstörung des ICs.

=== Schutzdioden ===

Hauptursache Nummer zwei für Überlastung von ICs mit verschiedenen Betriebsspannungen sind die in nahezu allen ICs integrierten Schutzdioden. Deren Aufgabe ist es in Normalfall, elektrostatische Entladungen auf eine sichere, niedrige Spannung zu begrenzen. Die Entladungen geschehen durch unsachgemässe Handhabung und Transport von ICs, z. B. wenn jemand über einen Kunstfaserteppich läuft, sich dabei elektrostatisch auflädt und einen IC anfasst, oder wenn Bauteile in einem Gerät eingebaut sind und der Anwender berührt offen liegende Kontakte (RS232 Eingang, USB-Stick, PCI-Steckkarten beim Einbau etc.). Auch elektrostatische Entladungen / EMV können Ursache zu hoher Pegel auf den Leitungen sein.

Die Schutzdioden beginnen, Strom zu leiten, wenn die Eingangsspannung ca. 300 mV - 600 mV über UCC ansteigt oder entsprechend unter GND absinkt. Im Normalbetrieb sollten die Schutzdioden keinen Strom leiten. Manchmal kann man sie aber zur Spannungsbegrenzung missbrauchen, siehe [[#STEP-DOWN:_5V_-.3E_3.3V | Spannungsherabsetzung mit Vorwiderstand]].

Besonderes Augenmerk ist hierbei auf die optimale Dimensionierung des R zu legen, um sicherzustellen, dass kein zu hoher Strom über die Schutzdioden abgeführt werden muss. Je nach Chip-Type und Ausgang halten diese zwischen 100 µA und 10 mA aus.

[[bild:pw_schutzdioden.png]]

=== 5-V-tolerante Eingänge ===

5-Volt-tolerant bedeutet, dass 3-Volt-Bausteine ohne Probleme von einem 5-Volt-Baustein angesteuert werden dürfen.

Viele Bauteile mit einer Betriebsspannung von 3 V verfügen über 5-V-tolerante Eingänge. Man sollte aber grundsätzlich im Datenblatt dies nachschauen, bevor die Schaltung aufgebaut wird. Sind sie es nicht, so ist ein Pegelwandler auf den Verbindungsleitungen zwischen den Bauteilen notwendig. Ein Pegelwandler kann eine einfache Zener-Diode mit einem Widerstand sein, es kann aber auch ein eigens dafür vorgesehener IC sein. Sind die Signalwege bidirektional, so wird man meist die Lösung mit einem eigenen IC bevorzugen.

Bei geringen Geschwindigkeitsanforderungen und erlaubten flachflankigen Signalen (bei Zähl- und Takteingängen ist dazu Schmitt-Trigger-Verhalten erforderlich) genügt ein Serienwiderstand (Richtwert 10 kΩ) in Verbindung mit der Eingangsschutzbeschaltung. Bei allen derartigen „passiven Pegelkonvertern“ muss die Logikschaltschwelle durchfahren werden. Bei heutzutage üblichen treibenden CMOS-Ausgangsstufen ist das kein Problem.

Ob ein Bauteil 5-V-tolerant ist und unter welchen Betriebsbedingungen das gilt, steht im Datenblatt des betreffenden Bauteils vom betreffenden Hersteller. Wenn es auf diese Eigenschaft ankommt, lieber genau bei Lieferanten nachsehen, von welchem Hersteller die Bauteile kommen.

==== Beispiele ====

[[AVR]]s sind generell '''nicht''' 5-V-tolerant, wenn sie mit 3,3 V betrieben werden! Die absolute obere Grenze für Eingangsspannungen liegt bei UCC + 0,5 V. Zu finden in den elektrischen Spezifikationen im Datenblatt.

Die GPIO-Pins des Raspberry Pi sind ebenfalls '''nicht''' 5-V-tolerant!

Vorsicht bei:

* 74'''LVX'''xxxx und 74'''LCX'''xxxx (245, 244, 240 ...) an Vcc = 3,3 V. Achtung: Nicht alle 74LVX sind für 5 V -> 3,3 V geeignet, da jeder Hersteller die ICs anders baut!
* SN74LVC07AD
* SN74LV1T04 (auch geeignet zur umgekehrten Konvertierung (3,3V->5V))

=== Kompatibilität von Logikpegeln ===

Siehe auch http://www.interfacebus.com/Design_Translation.html

Verschiedene Mikroprozessoren haben eigene elektrische Kenndaten für HIGH- und LOW-Pegel, die abhängig von der Versorgungsspannung sind, z. B. der [[R8C]]:

* HIGH größer 0,8 * UCC
* LOW kleiner 0,2 * UCC

Man muss die Spannungen der Aus- und Eingänge vergleichen. Wenn es um ein Hobbyprojekt geht, kann man einfach messen. Wenn es um eine kommerzielle Anwendung geht, die man verkaufen will, sollte man besser die Spezifikationen der ICs studieren.

== UNIDIREKTIONAL ==

=== 1,8 V ⇒ 5 V ===

* Die besondere Eigenschaft der alten TTL-Schaltkreise, nämlich dass Strom bei LOW '''aus''' dem Eingang in den treibenden Ausgang fließt kann man sich zunutze machen, wie die nachfolgende Schaltung zeigt. In dieser wird der HIGH-Pegel des 1,8-V-Signals durch eine Schottkydiode um ca. 0,3 V auf 2,1 V erhöht. Damit ist man fast offiziell im HIGH-Bereich für TTL (Schaltschwelle 1,4 V, HIGH > 2,0 V). Der LOW-Pegel wird auf ca. 0,3 V erhöht, was voll den TTL-Richtlinien entspricht. Als Schaltkreisfamilie '''muss''' ein [[74xx|TTL-Typ]] eingesetzt werden, also LS, F, AS oder ähnlich. CMOS-Typen wie HC, LVC etc. funktionieren '''nicht'''!

[[bild:pw_LS.png]]

Achtung: Diese Schaltung entspricht bei HIGH ungefähr einem offenen TTL-Eingang, was zwar meistens funktioniert, aber etwas störempfindlich sein kann. Davon wurde in der TTL-Ära stets abgeraten. Zudem ist der Pegelwechsel LOW nach HIGH durch den niedrigen Strom eher langsam. Man kann das jedoch mit einem Pullup-Widerstand absichern. Dann sind auch Gatter der 74HCT-Reihe einsetzbar.

=== 3,3 V ⇒ 5 V ===

Diese Konversion ist mit Abstand die häufigste. Dabei kann man getrost 3,3 V (früher) und 3 V (moderner) gleich setzen.

* 3,3-V-Pegel werden bei TTL-kompatiblen Eingängen richtig erkannt (Schaltschwelle 1,4 V). Es ist kein Pegelwandler erforderlich. Direkte Verbindung. Einer der großen Vorteile klassischer TTL-Technik!

* 5-V-CMOS Eingänge haben typisch eine minimale Eingangsspannug für HIGH (<math>V_{IH}</math>) von 0.6 * UCC = 0.6 * 5 V = 3 V. Das kann ein 3,3-V-CMOS-Ausgang direkt treiben, allerdings kann sich das Zeitverhalten dadurch etwas ändern, weil der HIGH Pegel später erkannt wird. Vorsicht! Viele 5-V-CMOS-ICs wollen für HIGH offiziell mindestens 0,7 * UCC = 3,5 V oder manche auch 0,8 * UCC = 4,0V! Das geht dann offiziell nicht mehr mit einem 3,3-V-Ausgang! Für Hobbyzwecke kann man das aber ggf. probieren.
Zu beachten ist, dass der nicht ganz nach High durchgesteuerte Eingang Querstrom von der Speisespannung ziehen kann. Das kann für batteriebetriebene Geräte oder USB-konformes Standby durchaus ausschlaggebend sein.

Möglich ist auch eine '''Zentrierung''' des Ausgangspegels mit 2 Widerständen wie im folgenden linken Bild. Allerdings besteht die Gefahr, dass die 3,3-V-Versorgung hochläuft, da Spannungsregler (hier: für die 3,3 V) nicht dafür ausgelegt sind, bei Überspannung an deren Ausgang zusätzlich Strom nach Masse abzuleiten: Die 3,3-V-Verbraucher müssen bei High eine Mindestlast erbringen, etwa mit einem zusätzlichen Widerstand '''R3''' vom Ausgang nach GND.

[[bild:Zentrierung-3P3-5P.png]] [[bild:Zentrierung-3P3-5P-R3.png]]

* 3,3-V-[[Ausgangsstufen_Logik-ICs | Open Collector]] nach 5 V (TTL oder CMOS): Einfach einen Pull-Up Widerstand hinzufügen und gut. Allerdings verbraucht der Pull-Up-Widerstand bei LOW auf jeden Fall Strom und begrenzt bei HIGH den maximalen Gate-Umladestrom. Die Schaltgeschwindigkeit von LOW nach HIGH wird durch die Größe des Pull-Ups bestimmt. Je nach Geschwindigkeitsanforderungen kann der in Mikrocontrollern meistens zuschaltbare innere Widerstand dazu benutzt werden. Zudem kann dieser, bei bekannt LOW bleibendem Eingangspegel, zur Reduktion der Stromaufnahme abgeschaltet werden. Bipolare TTL-Schaltkreise benötigen in der Bastelschaltung keinen Pull-Up (liefern Strom); bei Schaltungen mit erhöhter Zuverlässigkeit ist dennoch ein externer Pull-Up angeraten (Richtwert 4,7 kΩ).

[[bild:pw_oc_3-5.png]]

'''Hinweis:''' Das Simulieren von Open Collector in Mikrocontrollern oder mittels Tristate-Treibern oder die Verwendung von Open-Collector-Ausgängen von Schaltkreisen, bei denen keine höhere Ausgangsspannung spezifiziert ist (etwa 74HC03), ist für diesen Zweck unzulässig und wenig hilfreich, weil Gateschutzdioden und andere parasitäre Siliziumstrukturen den Strom aus dem Widerstand nach 3,3 V ableiten und so maximal 4 V generieren. Auch hier besteht die Gefahr des Hochlaufens der 3,3-V-Versorgung.

* 3,3 V auf echte 5 V (CMOS) geht am einfachsten mit einem Baustein der HCT-Familie (NICHT HC!). Diese haben TTL-kompatible Eingänge und echte CMOS-Ausgänge

* Man kann einen Komparator in nichtinvertierender Schaltung benutzen (LM339/393). Allerdings ist diese Lösung relativ langsam, abhängig vom verwendeten Komparator. Komparatoren bieten eine freie Wahl des Eingangsspannungsbereichs und sind deshalb eine gute Wahl bei ''variabler'' Speisespannung der Treiberseite.

[[bild:pw_comp_3-5.png]]

'''Bauteile'''

* [http://www.mikrocontroller.net/part/74HCT245 74HCT245], [http://www.mikrocontroller.net/part/74HCT244 74HCT244]oder [http://www.mikrocontroller.net/part/74HCT240 74HCT240] (Das '''T''' ist wichtig. HCs können funktionieren, sind aber suboptimal, da bei 5V Versorgung und höheren Temperaturen Uinput,high = 3,2 V)
* [http://www.mikrocontroller.net/part/74HCT125 74HCT125]: OE Pins auf Masse und dann das Signal einfach anschließen.
* SN74LVC07AD
* SN74LV1T04 (auch geeignet zur umgekehrten Konvertierung (5 V ⇒ 3,3 V))
* 74V1T126 (single Gatter, Uinput,high = 2 V)

=== 5 V ⇒ 9..15(..30) V ===

* Am einfachsten geht das mit einem (geeigneten!) Open-Collector-Ausgang, einfach einen Pull-Up hinzufügen (an die hohe Spannung) und fertig. Ein 74''xx''03 geht hier nicht! Auch kann man nicht einen Push-Pull-Ausgang eines Mikrocontrollers dafür verwenden, indem man den Ausgang bei HIGH zum Eingang macht.
Hintergrund sind parasitäre Dioden zwischen Ausgang und Speisespannung.
Alle (geeigneten) Treiberausgänge haben eine maximal erlaubte Kollektorspannung, die zu beachten ist. Mehr Freiheit hat man bei der Verwendung von Einzeltransistoren, wobei eine gewisse Lücke von 30 V bis 200 V von Bipolartransistoren dominiert wird; für kleinere oder größere Spannungen gibt es preiswerte MOSFETs. (Die Lücke entsteht durch den geringen Bedarf des Weltmarktes an diesen Kollektorspannungen.)

[[bild:pw_oc_5-12.png]]

* Man kann einen Komparator benutzen. Allerdings ist diese Lösung relativ langsam, abhängig vom verwendeten Komparator. Wenn nur zwei Signale gewandelt werden müssen bietet sich der LM393 an, ein Doppelkomparator mit Open-Collector-Ausgang, mit dem man auf einen beliebigen Pegel ausgeben kann. Der LM339 (man beachte den unauffälligen Zahlendreher) ist ein Vierfachkomparator mit den gleichen Eigenschaften. Wenn wenig Platz vorhanden ist, dann ist der TL311 im winzigen SOT-23 Gehäuse sehr empfehlenswert. Bei jedem Komparator kann auch einfach eine Invertierung gemacht werden, einfach die Eingänge + und - vertauschen. Diese Komparatoren eignen sich bis ca. 1 MHz.

* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/bausatz_pegelwandler-mit-transistoren.htm Pegelwandler mit Transistor, invertierend]

[[bild:pw_trans_inv.png]]

* Pegelwandler mit Transistor, nicht invertierend

[[bild:pw_trans_ni.png]]

Die Idee ist einfach. Wenn der Ausgang des 5-V-Gatters auf HIGH ist dann ist der Transistor ausgeschaltet, der Pull-Up-Widerstand R7 zieht den Ausgang auf + 12 V. Ist der Ausgang des 5-V-Gatters auf LOW ist, dann ist er vollkommen durchgesteuert und der Ausgang nahe 0 V (je nach Typ ca. 300 mV). Der Vorteil ist hier erhöhte Störsicherheit im Gegensatz zur einfachen Ansteuerung der Basis über einen Vorwiderstand. Außerdem wird dadurch nicht die Logik invertiert. Nachteilig ist der geringe Strom, der bei HIGH zur Verfügung steht (typisch 100 µA). Diese Schaltung ist die seltene Anwendung einer Basisschaltung für digitale Signale. Der Vorteil der Basisschaltung ist die höhere Grenzfrequenz durch die herabgesetzte Wirksamkeit der (störenden) Miller-Kapazität.

* Wenn mehr Geschwindigkeit, Ausgangsstrom und weniger Stromverbrauch nötig ist, dann muss ein spezieller Baustein her, wie z. B. 
** [[Mosfet-Übersicht#Mosfet-Treiber|MOSFET-Treiber]] z.B. ICL7667
** [[H-Brücken Übersicht | Motortreiber]] ICs: (z. B. L293, L298, UCC27325 und deren Verwandte), wenns nicht zu schnell ist (einige Dutzend kHz)
** CD40109, 4fach Pegelwandler, bei Reichelt verfügbar
** HEF4104, 4fach Pegelwandler mit normalen und invertierten Ausgängen sowie Tristate. Um ggf. sicherzustellen, dass wie im Datenblatt beschrieben immer UDDI <= UDDO ist, kann man einfach eine Diode von UDDO nach UDDI schalten (z. B. Schottky SB120, aber auch 1N4148 & Co. sollte problemlos funktionieren)
** CD4504, 6fach Pegelwandler 3-20V, Eingangspegel TTL oder CMOS (umschaltbar) => CMOS, keine Reihenfolge von UCC/UEE erforderlich (Bezugsquelle: CSD)
** MAX232, der braucht nur 5 V Versorgungsspannung. Allerdings ist der Ausgangswiderstand relativ hoch (ca. 300 Ω) und man kann nur ca. 5 mA Ausgangstrom liefern. Die Ausgangsspannung beträgt maximal 10 V.

=== 5 V ⇒ 3,3 V ===

Ob 3,3 V (klassisch) oder 3 V (modern) ist bei dieser Betrachtung nahezu egal.

* Zuerst sollte man prüfen, ob die Eingänge 5V-tolerant sind. Dann kann man die ICs direkt verbinden. Sehr schnell und billig!

* Wenn die Eingänge nicht 5-V-tolerant sind und es trotzdem schnell sein soll, muss ein Gatter aus der LVC- oder AHC-Familie dazwischen geschaltet werden, also eines mit 5V-Toleranz. Bei 3 V Betriebsspannung kann man problemlos 5 V an den Eingang anlegen. Der Baustein 74HC4050 erlaubt per Definition eine Pegelwandlung bis etwa 15 V (siehe Datenblatt). Beide Anordungen haben auch eine sehr niedrige Ruhestromaufnahme.

: '''Bauteile'''

:* 74LVC245A ('A' ist wichtig, I/Os 5V-tolerant)
:* 74LVC245DW
:* 74LVT245
:* 74LVXxxx (245, 244, 240 ...) an Vcc=3,3V. Achtung: Nicht alle 74LVX sind für 5V -> 3,3V geeignet, da jeder Hersteller die ICs anders baut!
:** 74LVX04
:** 74LVX244 (Fairchild)
:** 74LVX245 (nicht von Reichelt, nicht 5V tolerant)
:** bei TI heissen die 74LVX... nur 74LV...

:* 74HC4050 (bis 15 V Step-Down-Pegelwandlung laut Datenblatt, bei Reichelt in DIP und SO erhältlich)
:* MAX3373/MAX3375
:* NC7SZ08 oder andere aus derselben Serie. CMOS-Logik mit 5-V-toleranten Eingängen, recht flott und braucht dank SOT-23 auch wenig Platz auf der Platine

* 5 V Open Collector auf 3,3-V-Eingang. Einfach einen Pull-Up hinzufügen (Pull-Up liegt auf 3,3 V). Nachteilig ist der relativ hohe Stromverbrauch bei LOW, die begrenzte Geschwindigkeit bei hochohmigen Pull-Ups und der relativ geringe Ausgangsstrom bei HIGH (abhängig vom Pull-Up).

[[bild:pw_oc_5-3.png]]

* Spannungsteiler mit 680 Ω und 1 kΩ. Der Nachteil dieser Lösung ist der relativ hohe Stromverbrauch (~3mA), der relativ geringe Ausgangsstrom (mehr als 200..300 µA sollte man da nicht rausziehen) und die relativ geringe Geschwindigkeit (ca. 10 MHz).

[[Datei:SPI level shifter with resistor divider.png|miniatur|rechts|fehlerhafter SPI-Takt nach Pegelwandler mit Widerstandsteiler (1,8/3,3 kΩ) unten: 5V-Ausgang am Mikrocontroller 
oben: 3,3V-Eingang an der SD-Karte nach Pegelwandler]]

[[bild:pw_st_5-3.png]]

* 1 kΩ Vorwiderstand. Dadurch wird der Strom vom 5-V-Ausgang in die 3,3-V-Versorgung durch die internen Schutzdioden auf ca. 1 mA begrenzt. Diese Lösung ist auch relativ langsam (ca. 5MHz). Ggf. kann man den Vorwiderstand auf 100 Ω reduzieren, das erhöht dann wieder die Geschwindigkeit. Aufpassen, einige ICs vertragen nur 1 mA oder weniger durch die Schutzdioden! Ausserdem muss man aufpassen, da jetzt von der 5-V-Seite Strom in die 3,3-V-Versorgung eingespeist wird. Besonders in Schaltungen mit sehr niedriger Stromaufnahme kann das zum Problem werden, wenn die Stromaufnahme geringer ist, als über die Vorwiderstände eingespeist wird. Dann nimmt es meist der Spannungsregler für 3,3 V übel wenn jemand „schiebt“, sprich, Strom einspeist. Denn die allermeisten Spannungsregler können nur Strom liefern (source), aber keinen Strom aufnehmen (sink). Es gibt 4-fach-Diodennetzwerke, die die internen Schutzdioden entlasten können (Schottkydioden mit kleinerer Flusspannung von ≈ 0,3 V als die internen Silizizumdioden mit ≈ 0,7 V), außerdem ist teilweise noch eine [[Diode#Z-Diode|Zenerdiode]] enthalten, die ggf. den überschüssig eingespeisten Strom aufnehmen kann.

Alle Lösungen mit Vorwiderständen reduzieren die Flankensteilheit der Signale. Dies kann bei Takt- und Zähleingängen zu unerwünschten Schwingungen und damit Fehlzählungen führen. Derartig benutzte Eingänge sollten Schmitt-Trigger-Verhalten aufweisen.

[[bild:pw_vw_5-3.png]]

Achtung: Mindestens für 74HC(T) Gatter ist dokumentiert (Philips 74HC/T High-Speed CMOS User Guide), dass auch schon geringer Strom durch die internen Schutzdioden zu einer unerwünschten Kopplung von Eingängen führen kann, d.h. der Strom fliesst zu einem anderen Eingang wieder hinaus. Sind also andere Eingänge ebenso hochohmig angeschlossen, kann dieser Querstrom zu Fehlfunktion führen.

== BIDIREKTIONAL ==

Für bidirektionale Busse gibt es spezielle Pegelwandler mit 2 Versorgungsspannungen. Allerdings brauchen die meist ein Signal zur Richtungsumschaltung. Auch muss man die Reihenfolge der Versorgungsspannungen beim Einschalten beachten. Aktive bidirektionale Pegelwandler OHNE Steuereingang zur Richtungsumschaltung sind mit Vorsicht zu genießen, denn die brauchen teilweise kurzzeitig einen relativ hohen Strom, um die Eingänge zu treiben.

=== 5 V ⇔ 3,3 V ===

* Wenn die 5-V-Seite TTL-kompatible Eingänge hat kann wieder der Spannungsteiler oder Vorwiderstand wie bei der unidirektionalen Anpassung verwendet werden (mit all seinen Vor- und Nachteilen).

'''Bauteile'''

* SN74CB3T3306
* SN74CBTD3861 (10 Bit,flow through, Betrieb mit 5 Volt)
* MAX1741
* MAX3378E
* 74AHC126 s.u.
* ST2378 (bei CSD erhältlich, 3.5 eur, leider TSSOP)
* TXS0104E (TI: 4-BIT BIDIRECTIONAL VOLTAGE-LEVEL TRANSLATOR FOR OPEN-DRAIN AND PUSH-PULL APPLICATIONS)
* SN74LVC07A
* von Analog Devices die ADUM Serie

=== 1,65 V ... 5,5 V ⇔ 1,65 V ... 5,5 V ===

'''Bauteile'''
* SN74LVC1T45
* SN74LVC2T45
* SN74LVC(H)8T245
* SN74LVC(H)16T245

=== 1,2 V ... 3,6 V ⇔ 1,65V ... 5,5V ===

'''Bauteile'''
* TXB0101
* TXB0102
* TXB0104
* TXB0106
* TXB0108

=== 1,2 V ... 3,6V ⇔ 1,2 V ... 3,6 V ===

'''Bauteile'''
* SN74AVC(H)1T45
* SN74AVC(H)2T45
* SN74AVC(H)4T245
* SN74AVC(H)8T245
* SN74AVC(H)16T245
* SN74AVC(H)20T245
* SN74AVC(H)24T245
* SN74AVC(H)32T245

=== 1,5 V ... 3,6 V ⇔ 1,5 V ... 5,5 V ===

'''Bauteile'''
* 74LVC4245A

== Mit galvanischer Trennung ==

* [[Optokoppler]] (Langsam! Es gibt verschieden schnelle Koppler, aber über 1 MHz kommen sie kaum hinaus. Grundregel: Solche mit Fototransistoren sind am langsamsten, Richtwert 10 kHz, Fotodioden sind schneller, schnelle Optokoppler haben eine gesondert zu speisende Empfängerschaltung.)

[[bild:pw_opto.png]]

* GMR-Koppler von der Firma NVE
* iCoupler Technologie von der Firma Analog Devices
* [[Kapazitiver Koppler]] (schnell, begrenzter Potenzialversatz)
* Transformatorkopplung (nur für gleichspannungsfreie Wechselsignale geeignet; sehr schnell; Beispiel: Netzwerkkarten)

Lit.: ''Galvanische Trennung: Optokoppler, GMR-Koppler oder iCoupler?'', Siegfried W. Best, Redaktion elektronik industrie, [http://www.elektronik-industrie.de/ei/11,2003/article/2f0082f824c.html elektronik industrie 11-2003, S. 22ff.]

== Praktische Beispiele ==

=== Einfaches RS232-Interface ===

[http://web.archive.org/web/20050122013618/http://www.henrik-reimers.de/control/rs232interface.gif Erfolgreicher Einsatz bis 19200 Baud und bis zu 10 m Leitungslänge]
Beschränkungen:

* ggf. Platzbedarf
* Geschwindigkeit s.o.

Beispiel: http://www.hagtech.com/pdf/translator.pdf

=== [[I2C]]-Bus: gemeinsam 3.3V und 5V ===

* [[MSP430]] an 3,3V/5V: [https://www.ti.com/lit/pdf/slaa148 slaa148.pdf]

* Philips [http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCA9515.pdf PCA9515]: I2C Puffer mit Pegelwandlung. Der PCA9515 ist ein I2C-Bus Repeater, welcher I2C Busse mit verschiedenen Spannungen isoliert. Verfügbar bei Reichelt und DigiKey.

* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/256452/levelshifter.pdf AN97055] von Philips, "Bi-directional level shifter for I²C-bus and other systems"

* Bevor man ein Philips I2C Chip auswählt sollte man prüfen ob er verfügbar ist und auch das verfügbare Gehäuse wählen. Man sollte auch überlegen ob ein Puffer wirklich gebraucht wird. Wenn man echte I2C ICs mit 5V betreibt, dann sind die Eingänge vom Typ Schmitt Trigger CMOS (z. B. PCF8574). Dann müssen 3.3V Pegel auf 5V umgesetzt werden. Wenn man jedoch SMBUS Ics verwendet (z. B. ADT7461, Silabs 8051) dann sind die Schwellspannungen TTL kompatibel und es ist keine Anpassung notwendig. Für neue Pegelwandler sollte man hier nachschauen. http://www.bus-buffer.com

* [http://www.edn.com/article/CA193193.html "Two-transistor circuit replaces IC"]. Für diese Anwendung kann ENABLE direkt mit 3.3V verbunden werden. Es ist eigentlich nur dazu da, den ICs "hot-swappable" zu machen (kann unter Spannung gesteckt und getrennt werden). Es geht sogar mit nur einem [[Transistor]] [http://www.mikrocontroller.net/topic/92447 siehe Forum]. Man sollte beachten, daß die Schaltung sowohl für SCL als auch SDA benötigt wird.
* Noch einfachere Lösungen mit nur einem MOSFET und zwei Pull-Up Widerständen pro Leitung sind in den folgenden Links zu finden.
** [https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/AN10441.pdf AN10441.pdf] von NXP
** [http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf 39340011.pdf] (Kapitel 18), bei der Berechnung der erreichbaren Geschwindigkeit dürfen die parasitären Kapazitäten der FETs nicht ignoriert werden

=== Auswählbare Pegel ===

'''Frage:'''
Ein CMOS Logikpegel zwischen 1,8V, 2,5V und 3,3V (abhängig von der Anwendung) muss auf 5V CMOS Logikpegel gewandelt werden. Es geht nur um diese Richtung mit maximal 8MHz. Es gibt die Stromversorgung für alle Pegel. Ein normaler Komparator wie LM311 ist nicht möglich, da er beim Betrieb mit 5V Versorgunsspannung erst ab 1V zu schalten anfängt. Meine Idee ist die Verwendung eines High Speed OPVs mit R2R Eingang, z. B. LMH6645.

'''Antworten:'''
* Man könnte einen ultra-low threshold N-Kanal MOSFET nehmen und als Open Drain mit einem Pull-Up nach 5V betreiben, BSH103 könnte passen (Schwellspannung ~0,4V).
* High-Speed Single Supply Komparator wie z. B. [http://www-s.ti.com/sc/ds/tl712.pdf TL712] .
* SN74LVC1T45
* SN74LVC8T245

'''Frage:'''
Ich suchen einen IC, welcher eine Pegelwandlung von 3,3V nach 1,8V, 2,0V oder 5V ermöglicht und während des Betriebs umgeschaltet werden kann.

'''Antworten:'''
* So ein IC ist der Linear [http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1007,C1071,P1601 LTC1555L-1.8] .
* SN74LVC1T45
* SN74LVC8T245

=== AVR SPI (SDC/MMC)===

Für '''bidirektionalen Betrieb''' zwischen 5V-AVR und 3,3V-Geräten und anders herum gibt es den Level-Translator '''MAX3378E''' von Maxim.

Wenn die Datenrichtung am SPI im Zielsystem festgelegt ist, reichen '''unidirektionale Bausteine''':
* 3x von 5V nach 3,3V und 1x von 3,3V nach 5V: '''MAX3392E'''
* 1x von 5V nach 3,3V und 3x von 3,3V nach 5V: '''MAX3390E'''

Zum Anschließen einer SDC/MMC an einen 5V-AVR eignen sich somit der MAX3978E und der MAX3392E. Beide sind u.A. im winzigen TSSOP-14-Gehäuse verfügbar, nehmen sehr wenig Energie auf und eignen sich auch für andere Spannungen. Mit 3,3 und 5V beträgt die garantierte Übertragungsrate 8Mbps.

* [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX3372E-MAX3393E.pdf Datenblatt]

Eine weitere Möglichkeit zum Übersetzen zwischen 3,3 und 5V liegt in der Verwendung des '''74LVC245'''.

Bastlerfreundlicher als '''MAX33XXX''' (in SO-Gehäuse):
* 5V > 3,3V (SCK, MOSI, CS): 74LVC-serie (z.B. 74LVC14A)
* 3,3V > 5V (MISO): 74HCT-Serie (z.B. 74HCT125, 74HCT251)

5V-AVR an eine MMC (ohne Level-Shifter-Baustein):
* [http://www.microsyl.com/index.php/2010/03/24/led-sign-with-mmc-memory-card/ Projektseite]
* [http://www.microsyl.com/projects/ledsign/ledsign1.pdf Schaltplan]

=== Mikrocontroller ⇔ Parallelport ([[ISP]]-Dongle, [[JTAG]] Wiggler, ...) ===

Dieser Schaltplan funktioniert auch bei 3,3 V wenn man einen 74HC244 anstatt eines 74LS244 verwendet: [http://www.epanorama.net/circuits/parallel_output.html Parallel port interfacing made easy: Simple circuits and programs to show how to use PC parallel port output capabilities].

=== Doppeltes Leitungspaar RX/TX 5V/3,3V ===

Der [http://www.hackaday.com/2008/06/19/sparkfuns-logic-level-converter/ SparkFun's Logic Level Converter] ist eine Baugruppe mit MOSFETs [http://www.fairchildsemi.com/pf/BS/BSS138.html BSS138] für die Pegelwandlung von 5V auf 3,3V. 5V/2,8V und 5V/1,8V sind ebenfalls machbar.

=== Steuerleitung zwischen Mikrocontroller und FPGA ===

Oftmals werden PLDs oder FPGAs per Microcontroller-Platine angesteuert. Ältere Typen laufen meist als 5V oder sitzen in 5V-kompatiblen Platinen. Sollen moderne FPGAs angesteuert werden, trifft man fast immer auf 3,3-V-Typen, bzw. muss sogar 2,5-V- / 1,8-V-Bänke beschalten, wenn nur noch dort Pins frei sind.

==== Mikrocontroller ⇒ FPGA ====

Die 5 V sind also im Extremfall auf 1,8 V herabzusetzen, was bei einem maximal zulässigen Diodenstrom von 3 mA (Beispiel Xilinx) einen Mindestwiderstand von ca. 1 kΩ erfordert. Die resultierende maximale Schaltfrequenz liegt dann bei einem typischen FPGA-Eingang bei etwa < 500 kHz. Soll der Eingang aus Belastungsgründen nicht mit mehr als 0,3 mA belastet werden, müsste der Widerstand auf 10 kΩ steigen, wodurch die Frequenz auf 1/10 sinkt. Zudem ist der Eingang dann störempfindlicher. Daher ist es besser, man schaltet dem Eingang eine zusätzliche Z-Diode bei und dimensioniert den Vorwiderstand so, dass die Strombelastbarkeit des Mikrocontrollers ausgelastet wird.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die Spannung mit einer Diode in Vorwärtsrichtung herabzusetzen. Dann muss jedoch der Vorwiderstand noch exakter toleriert werden und auch Abweichungen der Spannung (Welligkeit) berücksichtigt werden.

==== FPGA ⇒ Mikrocontroller ====

Umgekehrt ist es oft nötig, dass Bausteine einen fremden Chip treiben müssen, dessen Eingang bereits mit einem Pull-Up versehen ist. Über diesen wird dann stets ein Strom in die Schutzdiode eingeprägt, auch wenn der Ausgang auf HIGH geht. Soll z. B. von einem PLD oder einem FPGA aus eine Mikrocontrollerplatine bedient werden, die über einen Pull-Up von 1 kΩ verfügt, würden immer ca. 1 mA in die Schutzdiode eingeprägt. Hier kann eine Seriendiode helfen, die Spannung genügend herabzusetzen, um den Ausgang zu schützen und dennoch die Funktion zu erhalten. Dann steuert ein LOW-Ausgang den Eingang auf geschätzte 1V, was aber meistens für das Erkennen von LOW noch sicher reicht.

== Bauteile ==

* '''74ALVC164245''' - ''16bit dual supply translating transceiver''. Eine Seite von 1.5V bis 3.6V, die andere von 1.5 bis 5.5V.
* '''74LVX573''' (unidirektional, Latch, nicht alle Hersteller bauen diesen 5V tolerant!)
* '''74LVX245''' (bidirektional, nicht alle Hersteller bauen diesen 5V tolerant!)
* '''74LVX125''' - ''Low Voltage Quad Buffer with 3-STATE Outputs''. http://www.fairchildsemi.com/pf/74/74LVX125.html
* '''SN74LVC2T45'''
* '''SN74LVC8T245''' - ''8-Bit Dual-Supply Bus Transceiver with Configurable Voltage Translation and Three-State Outputs''. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74lvc8t245.html
* '''74LCX244MSA''' von Fairchild.
* '''MAX3377'''
* '''MAX3000''' 8-Kanal bidirektioneler Pegelwandler ohne Richtungsumschaltung
* '''ADG3308''' 8-Kanal bi-dir. Pegelwandler ohne Richtungsumschaltung, 1,15V..5,5V, 50MBps (hohe Umschaltströme beachten)

Vierfachdioden im kleinen 6-poligen SMD-Gehäuse:
* [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00130230.pdf DSILC6-4xx.pdf]
* [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00065974.pdf DVIULC6-4SC6.pdf]
* [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00001734.pdf DALC208.pdf]
* [http://www.diodes.com/datasheets/ds30195.pdf QSBT40, vierfach Schottky Terminator für Datenleitungen]
* [http://www.littlefuse.com/data/en/Data_Sheets/SP724Lead_Free.pdf SP724, Siliziumschutzarray]

== Siehe auch ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/307702#3316500 Forumsbeitrag]: Entkopplung von FT232 und AVR
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/503454?goto=6409954#6409949 Forumsbeitrag]: 2x level shift in Reihe (I2C)
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/525065#6828127 Forumsbeitrag]: Vorsicht bei bidirektionalen Pegelwandlern mit automatischer Richtungserkennung

== Weblinks ==

* Holmes D., [http://delphys.net/d.holmes/hardware/levelshift.html Bi-directional level-shift with MOSFETs]
* Gaurang Kavaiya, [http://www.edn.com/design/analog/4318916/Don-t-pay-for-level-translators-in-systems-using-multiple-power-supply-voltages Don’t pay for level translators in systems using multiple power-supply voltages], EDN, MAY 25, 2006, 81-86
* [http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/scf3_lc.htm Einfacher Pegelwandler im ELKO]
* [http://www.prog-link.com/dcf77/dcf77-17.html Pegelwandler für DFC77 Module]
* [http://elektronik.kai-uwe-schmidt.de/index.php?page=mp3_blueschaltung Pegelwandler für [[I2C]] Bus in einem MP3 Player]
* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/256452/levelshifter.pdf Application Note von Philips, I2C Pegelwandler]
* [http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf I2C Spezifikation]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-234277.html#new Forumsbeitrag zum Thema 1,8V-5V Pegelwandler]
* [http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00001208.pdf 74LCX16245, 16 Bit Pegelwandler]
* [http://www.standardics.nxp.com/products/lvc/buffers/ LVC Logikfamilie]
* [http://www.standardics.nxp.com/products/lvc/transceivers/ LVC Tranceiver]
* [http://www.microchip.com/stellent/groups/techpub_sg/documents/devicedoc/en026368.pdf 3V Tips ‘n Tricks] (PDF) von Microchip
* [http://www.ti.com/lit/an/slaa148/slaa148.pdf Interfacing the 3-V MSP430 to 5-V Circuits] (PDF) von Texas Instruments
* [http://www.ti.com/logic-circuit/voltage-level-translation/overview.html Texas Instruments Voltage level translators]: Auswahl passender Bauelemente durch Eingabe der gewünschten Parameter

[[Category:Bauteile]]
[[Kategorie:Datenübertragung]]

Konstantstromquelle fuer Power LED

2021-11-01T15:49:01Z

Ffje:

== Allgemeines ==

Für den Betrieb von Leistungs-[[LED]]s sind normalerweise getaktete [[Konstantstromquelle##Konstantstromquelle_mit_Schaltregler | Stromregler]] erforderlich. Als Leistungs-LEDs bezeichnet man im Allgemeinen Leuchtdioden mit '''1W''' oder mehr Leistung. Die Nennströme zum Betrieb liegen meist in den Klassen 350mA, 700mA und 1.2A. Abhängig von der jeweiligen [[LED#Durchlassspannung | Durchlaßspannung]] ergeben sich nicht exakt die angegebenen Leistungen.

'''Der jeweils erlaubte maximale Strom ist dem LED-Datenblatt zu entnehmen!'''

Auch um verschiedene Helligkeiten bei verschiedenen LED-Typen und -Farben aneinander anzupassen, ist es erforderlich, den Strom anpassen zu können. Eine lineare [[Konstantstromquelle]] kann in dieser Leistungklasse zu hohen Wärmeverlusten führen, sofern nicht die Eingangsparameter genau dimensioniert werden.

Beispiel: Betrieb einer 1W-LED an 12V

<math>P_V = (U_{ges}-U_{Led}) \cdot I_{Led} = (12V-3,3V) \cdot 300mA = 2.6W</math>

Man verwendet also besser einen Schaltregler. Ein Schaltregler, dessen Ausgangsspannung - wie in diesem Fall - kleiner als die Eingangsspannung ist, heisst im englischen Sprachraum "Buck"-Regler. Es gibt spezielle Bausteine für den Betrieb von Power-LEDs. Diese sind auf die Anwendung mit LEDs spezialisiert, haben meist nur 5 Anschlüsse, sind aber teilweise noch recht schwierig erhältlich und teuer. Der Standard-Schaltregler-IC [[MC34063]] wurde bereits im Forum beschrieben. Hier wird eine Vereinfachung der Schaltung speziell für dessen Einsatz zur LED-Versorgung beschrieben.

== Standard-Buck-Reglerschaltung ==

In der folgenden Schaltung wird der weit verbreitete IC [[MC34063]] eingesetzt, welcher allerdings nicht auf die Anwendung mit LEDs optimiert ist!

[[Bild: Spannungsregler mit Buck-Regler.png|thumb|left|300px|Spannungsregler mit Buck-Regler]]
{{Clear}}

Die Standardschaltung verwendet einige Bauteile, die für den Betrieb von LEDs nicht erforderlich sind. So ist es zum Betrieb von LED nicht erforderlich, den Strom vollkommen konstant zu halten. Eine schnelle, geringfügige Stromänderung (engl. Ripple) wird vom Auge nicht wahrgenommen und für die LED ist der mittlere Strom maßgeblich für die Helligkeit. Auch hier gilt: Ein Blick ins Datenblatt der LED ist unumgänglich, insbesondere wenn man im Grenzbereich von Temperatur und Leistung arbeitet!

== Vereinfachte Schaltung für LEDs ==

Diese reduzierten Anforderungen an die Konstanz des Ausgangsstroms vereinfachen die Schaltung stark. Ausser dem IC selber und der LED werden hier nur sechs statt acht Bauteile verwendet.

[[Bild: Strom.png|thumb|left|300px|Vereinfachter Stromregler für LEDs]]
{{Clear}}

Bei dieser Schaltung ist jedoch zu beachten, dass sie nicht ohne Last betrieben werden sollte. Zwischen Basis und Emitter des Ausgangstransistors liegt ein interner Widerstand von 100 Ohm, durch den Strom fließt, so lange der Ausgangstransistor eingeschaltet ist. Da ohne eine Last nie der Soll-Strom erreicht wird, liegt die Einschaltdauer bei näherungsweise 100%. An 12V ergibt sich damit ein Strom von 120mA durch den Widerstand, entsprechend einer Leistung von 1,5W. Dies liegt deutlich über den zulässigen 1,25W (DIP) bzw. 625mW (SOIC). Auch im Normalbetreib kann die zulässige Verlustleistung bei hohem Duty-Cycle oder hoher Eingangsspannung schnell überschritten werden.

== Fertigmodul ==

Beim [http://www.mikrocontroller.net/user/show/Mexman Autor] sind komplette Module erhältlich, mit denen man eine oder zwei LEDs in Reihenschaltung an 12V Wechselspannung als Ersatz für Halogenlampen betreiben kann. Das unten gezeigte Modul betreibt 1W oder 3W-LEDs und ist für '''unter 3 EUR''' erhältlich. Es enthält zusätzlich einen Brückengleichrichter zum Betrieb an 12V Wechselspannung!

[[Bild: Modul.jpg|thumb|left|334px|Minimodul zum Einbau in Halogenspots]]
{{Clear}}

[[Bild: Modul.png|thumb|left|300px|Schaltung des Minimoduls]]
{{Clear}}

== Stromeinstellung ==

Der strombestimmende Widerstand kann an den erforderlichen Ausgangsstrom angepasst werden. Der verwendete Schaltkreis hat einen Maximalstrom von 1.5A, er sollte aber nur für Power-LED mit 3W, also bis zu ca. 700mA Dauerstrom verwendet werden!

<math>I_{out}=\frac{0.3}{R_S}</math>
{{Clear}}

== Dimmung ==

Der Stromregler wird nicht durch Ändern des LED-Stromes gedimmt. Das wäre zwar technisch möglich, wird aber normalerweise nicht angewendet. Stattdessen wird der gesamte Stromregler ein- und ausgeschaltet ([[PWM]]). Dafür verwendet der vorliegenden IC Pin 5, welches jedoch von der Platine abgehoben werden muss. Das PWM-Signal muss hier invertiert sein, d.h. bei einer Spannung kleiner als 1,25V ist die LED eingeschaltet und bei größer 1,25V ist sie ausgeschaltet. Damit kann das Signal direkt an einen Mikrocontroller angeschlossen werden. Ohne Gleichrichter wird an 12V Gleichspannung ein Wirkungsgrad von ca. 78% erreicht. Das ist für diese einfache, preiswerte Schaltung ziemlich gut.

[[Bild: Power-LED_Stromquelle.png|thumb|left|300px|Minimale Schaltung für Gleichspannungsbetrieb]]
{{Clear}}

Ein Nachteil dieser etwas zweckentfremdeten Ansteuerung ist eine leichte Verzögerung beim Einschalten. Das folgende Oszillogramm zeigt diese mit ca. 10µs. Sie führt dazu, dass Einschaltphasen der [[PWM]] kleiner als 10µs die LED nicht einschaltet, das muss beim Auslegen der [[PWM]] berücksichtigt werden! Bei üblichen Ansteuerfrequenzen im Bereich von 100-300 Hz ist diese Verzögerung aber vernachlässigbar. Das Oszillogramm zeigt auch die Frequenz der Stromregelung mit ca. 100kHz

[[Bild: 10us.png|thumb|left|351px|Einschaltverzögerung]]
{{Clear}}

== Noch heller ==
Das 12V AC Modul kann problemlos bei geringerer Betriebsspannung am Fahrrad als Treiber für eine Power-LED benutzt werden. Es können sogar 3 LED in Reihe mit nur einem Modul betrieben werden! Allerdings reichen dann 12V als Betriebsspannung nicht mehr aus, schliesslich addieren sich ja alle drei Flussspannungen und bei 3 x Blau in Reihe sind das ja schon fast 12V!
Also: Betriebsspannung auf 20..24V DC oder 18V AC erhöhen!

== Zusammenfassung ==

Mit dem oben gezeigten Modul kann man sehr günstig per Mikrokontroller Power-LEDs regeln. Die Bezugsquelle für die Module ist beim [http://www.mikrocontroller.net/user/show/Mexman Autor] erfragbar.

Alternativ gibt es hier ein [[media:KSQ_PLED.zip | Archiv]] mit den Daten in Eagle-Format. Darin sind zwei Versionen enthalten. Einmal mit bedrahteten Bauelementen als einfache, einseitige Platine und einmal komplett in [[SMD]] mit zweiseitiger Bestückung für minimale Größe.

{| class="wikitable"
|+ '''Stückliste, Konstantstromquelle mit 300mA mit Reichelt Bestellnummern'''
|-
! Bauteil || Beschreibung || SMD || THT
|-
|C1 || Kondensator, 10µF, 35V || SMD TAN.10/35 || RAD 10/35
|-
|C2 || Kondensator, 330pF, 35V ||NPO-G1206 330P || NPO-2,5 330P
|-
|D1 || Schottky-Diode, 1A, 40V || LL 5819 SMD || SB 140
|-
|L1 || Spule, 0,4A, 470µH || L-PIS4720 470µ || L-11P 470µ
|-
|R1 || Widerstand, 1Ω || SMD 1/4W 1,0 || METALL 1,00
|}

== Links ==

* [http://www.diodes.com/datasheets/ZXLD1350.pdf Datenblatt des ZETEX LED-Treiber ZXLD1350]
* [http://www.issi.com/WW/pdf/31LT3360.pdf IS31LT3360] Moderner LED-Treiber bis 40V/1,2A, hohe Schaltfrequenz -> kleine Drossel, preiswert, klein
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#MC34063.2C_Step_Down Artikel zum MC34063]
* [http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/M/C/3/4/MC34063.shtml Datenblatt des MC34063]
*[http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=866&pk=316524&nl=1&cmp=nl-101 Selbe Prinzip von einem TI Ing]
*[http://www.led-treiber.de LED-Treiber] verschiedenster Art
*[http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10739.pdf] Diskreter LED Treiber
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/250681?goto=2579128#2579128 Forumsbeitrag]: MC34063 mit externem MOSFET für deutlich mehr Strom

[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Displays und Anzeigen]]

MSP430

2018-08-26T15:29:17Z

Ffje: /* Bootloader (Seriell oder USB) */

Der MSP430 ist ein 16 Bit-Mikrocontroller von Texas Instruments (TI). Er wurde speziell für eine geringe Stromaufnahme entwickelt, so dass er besonders für batteriebetriebene Geräte geeignet ist. Es gibt verschiedene Typen mit 1-256 kB [[Flash-ROM]], 128-18432 Byte [[RAM]], teilweise mit Hardware-Multiplizierer, [[UART]], [[AD-Wandler]] oder LCD-Treiber, die meisten im [[SMD]]-Package mit 20 bis >100 Pins. Einige neuere aus der MSP430F2xxx-Serie gibt es auch im DIP-Package (Bezeichnung: MSPxxxx '''-N'''). Der [http://www.mikrocontroller.net/part/MSP430F1121 MSP430F1121] zum Beispiel hat 4kB [[Flash-ROM]], 256B [[RAM]], 2 [[Timer]] und steckt in einem SO-20 Gehäuse.

== Entwicklungshardware ==

[[Datei:launchpad-lcd.jpg|thumb|right|250px|Das ''Launchpad'' (ca. 10€) enthält neben dem per USB ansprechbaren Programmer auch das "Spy bi Wire" Interface, mit dem der µC in der Schaltung emuliert werden kann (in Circuit emulation).]]

Für den schnellen Einstieg stellt TI mehrere Entwicklungssysteme mit USB Schnittstelle zur Verfügung. Beliebt ist, auf Grund des günstigen Preises, vor allem das [http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_%28MSP-EXP430G2%29 MSP430 Launchpad]. Es gibt jedoch noch andere wie z.B. das [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool].

Das Launchpad besitzt einen integrierten JTAG-Programmer, dessen Pins über Jumper herausgeführt sind. So kann man auch Controller direkt im Breadboard programmieren. Es können dadurch auch Controller programmiert werden, die nicht in den 20-Pin PDIP-Sockel passen, wie z.B. die MSP430F-Serie.

Weitere Adapterplatinen und [[JTAG]]-Programmer für MSP430-Controller bekommt man bei [http://olimex.com/dev/ Olimex (Bulgarien)], in Deutschland bei [http://elmicro.com/catalog/mcu/msp430/ Elektronikladen] oder [http://www.watterott.com/de/Boards-Kits/MSP430 Watterott].

Einen einfachen Schaltplan für den [[JTAG]]-Programmer von TI bzw. Olimex gibt es [[Media:MSP430-JTAG-programmer.pdf|hier]]. Die Spannungsversorgung kommt im Gegensatz zum Original allerdings nicht vom Drucker-Port sondern muss extern (am besten vom MSP430 Board) bereitgestellt werden.

Neben der JTAG-Programmierung bieten die MSP430-Controller auch die Möglichkeit, die Firmware über einen [[Bootloader]] einzuspielen. Die dafür erforderliche Hardware wird in der Application Note [http://focus.ti.com/docs/mcu/catalog/resources/appnoteabstract.jhtml?familyId=342&abstractName=slaa096d SLAA096d] von Texas Instruments beschrieben.

''Launchpad'' Bezugsquellen: [https://estore.ti.com/MSP-EXP430G2-MSP430-LaunchPad-Value-Line-Development-kit-P2031.aspx] [https://hbe-shop.de/ENTWICKLUNGSKIT-MSP430LAUNCHPAD-Typ-MSP-EXP430G2] [http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?PName?Name=296-27570-ND] [http://www.watterott.com/de/MSP430-LaunchPad-MSP-EXP430G2] [https://www.ssl-id.de/b-redemann.de/catalog/product_info.php?products_id=151]

=== Stromversorgung ===

Der MSP430 benötigt meistens eine Spannung zwischen 1,8 und 3,6 V. Es gibt einige wenige Derivate, die mit 0.9V auskommen (z.B. MSP430L092). Einfach erzeugen kann man diese z. B. mit der folgenden Schaltung:

https://www.mikrocontroller.net/images/lm317.png

An den Eingang wird ein Steckernetzteil angeschlossen, die Ausgangsspannung lässt sich über das Potentiometer P1 einstellen.
Benutzt man für P1 einen 500Ω-Typ, kann man die Spannung in einem Bereich von 1,2 Volt und knapp 3,6 Volt einstellen. Dann kann man den MSP430 nicht durch zu hohe Versorgungsspannungen zerstören.

Für den Batteriebetrieb eines MSP430 gibt es von TI eine fertige Lösung mit wenig Peripherie: [http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps61221.html TPS61221]

Schaltung für 3,3V Versorgung: [http://focus.ti.com/lit/an/slva336/slva336.pdf]

Die neue Generation mit USB, MSP430F55xx, enthält bereits einen Längsregler von 5 V auf 3,3 V für den Betrieb an der USB-Speisespannung.
Die Minimalausstattung für die Erstinbetriebnahme ist ein Quarz (bspw. 12 MHz), ein Widerstand 1,5 kΩ und eine Drahtbrücke.

https://www-user.tu-chemnitz.de/~ygu/mb-iwp/Schrittmotorsteuerung/MSP430V1.jpg

== Programmieren und Debuggen ==
Zum Füllen des internen Flash-Programmspeichers und zum Verfolgen des Programmablaufs stehen üblicherweise drei Schnittstellen zur Verfügung:

* Der Bootloader (seriell oder USB)
* Das JTAG-Interface
* Der Spy-bi-Wire-Anschluss

=== Bootloader (Seriell oder USB) ===
Wer fehlerarm programmieren kann und für jedwede Hilfsadapter zu geizig ist, benutzt am besten den eingebauten Bootloader. Dies ist auch der günstigste Weg bei der Serienfertigung.

Zur Nutzung des seriellen Bootloaders ist es am günstigsten, [http://www.tu-chemnitz.de/~heha/iwp/Piezomess/Seriell wenn die fertige Schaltung sowieso eine serielle Schnittstelle vorsieht]. Ungünstigerweise „hört“ der Bootloader nicht auf RxD und TxD, sondern zumeist auf P1.1 und P2.2 (siehe jeweiliges Datenblatt!). Daher behilft man sich mit festen oder trennbaren Brücken zwischen P1.1 und TxD sowie P2.2 und RxD.
Von den SubD-Pins 1+4+6 geht man via Serienwiderstand bspw. 33 kΩ auf /RESET,
von den SubD-Pins 7+8 ebenso via 33 kΩ auf TCK, fertig ist der On-Board-Programmieradapter.

Richtig debuggen kann man mit der seriellen Schnittstelle nicht.

MSP430 mit USB-Schnittstelle haben ''keinen'' seriellen Bootloader. Dieser ist durch den USB-Bootloader ersetzt worden. Zu seiner Verwendung werden keine ominösen Brücken verwendet; der USB-Anschluss (den wohl jede Anwendungsschaltung mit MSP430F55xx haben wird) ist sofort zum Herunterladen der Firmware geeignet. Clevererweise meldet sich der Bootloader als HID-Gerät, das erspart den Treiber (genau genommen gibt es extra für Firmware-Updates eine eigene USB-Geräteklasse). Zum Füllen des Flash steht von Texas Instruments eine Software mit Quelltext zur Verfügung. Leider ist die API der DLL wenig brauchbar, und das Programm schluckt keine .HEX-Dateien (wie sonst üblich), sondern TI-spezifische .TXT-Dateien. Eine alternative Software für Windows gibt es [http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/hs_freeware/msp430-usbbsl.zip von Henrik Haftmann]. Nicht jeder MSP430 ist mit einem Bootloader ausgestattet, diese könnten aber mit dem MSP430 Flasher programmiert werden ([http://www.ti.com/tool/msp430-flasher SLAU654]).

=== JTAG ===
Komfortabel und dennoch preisgünstig ist der JTAG-Anschluss. Leider benötigt dieser mindestens 5 Kontakte und damit Platz auf der Schaltung. Anschluss-Adapter für den Parallelport sind leicht zu bekommen und beinhalten im einfachsten Fall nur Schutzwiderstände. Wer keinen Parallelport hat, benötigt teurere aber komfortable USB-JTAG-Adapter.

=== Spy-Bi-Wire ===
Die TI-Erfindung Spy-Bi-Wire kommt mit nur 2 Leitungen aus. Hier sind nur spezielle USB-Adapter bekannt, die vom Hersteller zu beziehen und closed-source sind. Auf TI-Entwicklungsplatinen ist dieser Umsetzer bereits als ein weiterer Chip aufgelötet. Eine Liste möglicher Adapter ist z.B. [[http://de.wikipedia.org/wiki/Msp430#Liste_der_FETs.2C_sehr_unvollst.C3.A4ndig hier]] einsehbar.
Die verfügbaren Adapter variieren teils sehr stark in ihrem Preis aber auch in ihrer Leistungsfähigkeit.

Die kostengünstigste Lösung ist es, ein MSP430 Launchpad als USB-Programmieradapter zu verwenden. Das Launchpad ist ein kleines Entwicklungsboard von TI und kann bei Farnell bereits für unter 10 Euro bezogen werden. Die Spy-Bi-Wire Anschlüsse (RST & TEST) können einfach an J2, J3 oder J4 abgenommen und an den zu programmierenden MSP430 angeschlossen werden. Zu beachten ist nur, das man den auf dem Board eingesetzten MSP430 heraus nimmt. Siehe [http://www.ti.com/lit/ug/slau318d/slau318d.pdf Launchpad Userguide/SLAU318]

Ein genereller Nachteil bei Spy-Bi-Wire ist die zum Teil erheblich reduzierte Geschwindigkeit bei der Datenübertragung. Dies liegt v.a. daran, dass die Daten, die vorher bei JTAG über 3 Leitungen übertragen wurden (TMS, TDI, TDO) nun über eine gemeinsame bidirektionale Leitung laufen. Es gibt jedoch auch Tools die diesen Nachteil weitestgehend ausgleichen können.

Es bleibt daher zu überlegen, ob es nicht sinnvoll ist, lieber einen Chip in einem etwas größeren Gehäuse mit mehr Pins zu verwenden und dafür JTAG zu nutzen. v.a. in Sachen Selbstbaudebugger ist dies sinnvoll.

== Dokumentation ==

* TI's Website: http://www.msp430.com
*:Für jede MSP430 Familie (z. B. MSP430F1xxx) gibt es ein generelles "datasheet" und einen detailierten "user guide". Die im user guide verwendeten Registerbezeichnungen (Ports, SFRs, etc.) findet man auch bei den meisten Compilern wieder.

* Buch: Mikrocontrollertechnik Am Beispiel der MSP430-Familie
*:Dieses Lehrbuch führt in die Grundlagen der Mikrorechentechnik ein. Es beschreibt sehr detailliert den Aufbau, die Funktion und die Handhabung von Mikrocontrollern am Beispiel des MSP430F1232. Programmbeispiele sind in Assembler und C enthalten. Ideal für Einsteiger mit geringen technischen Vorkenntnissen. Autor: Matthias Sturm ISBN 3-446-21800-9, Hanser Verlag

* Buch: [https://www.medit.hia.rwth-aachen.de/msp430 Das MSP430 Mikrocontroller Buch]
*: ... sagt u.a.: "Dieses Buch eröffnet einen schrittweisen Einstieg in die Welt der Mikrocontrollerprogrammierung und führt mit ausführlichen Anwendungsbeispielen in die Fähigkeiten dieser außergewöhnlichen Prozessorfamilie ein. Jede Komponente des Prozessors wird ausführlich erklärt und deren Funktion in kleinen Beispielprogrammen gleich umgesetzt. Abgerundet wird jedes Kapitel mit einigen Übungsaufgaben. So entsteht neben dem eigentlichen Lerneffekt gleichzeitig eine Referenzbibliothek von Funktionsmodulen, die später in eigenen Anwendungen leicht weiterverwendet werden können."
*:Leider liefert der Elektor Verlag derzeit keine gedruckte Version des Buches mehr aus. Es kann jedoch beim Verlag ein eBook erworben werden. Auf der Webseite https://www.medit.hia.rwth-aachen.de/msp430 ist eine Web-optimierte Version des Buches veröffentlicht.
*: Autoren: Marian Walter und Stefan Tappertzhofen; ISBN 978-3-89576-236-9, Elektor Verlag

* Egel project page website: https://noforth.bitbucket.io/site/egel%20for%20launchpad.html
*: This page takes you by the hand in learning how the MSP430 hardware works. It does try to help you understand how the TI-documention works. Loads of examples from simple I/O to I2C and use of the low power modes. Finally some apllication examples like building your own cloning BSL or walking biped robot.

== Software ==

=== TI Code Composer Studio ===
Die Eclipse-basierte Entwicklungsumgebung von TI ist für Linux, MAC und Windows verfügbar.
* [http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS]

===MSPGCC===

Mittlerweile (Stand 2014) gibt es von TI selbst einen neuen GCC-basierten Compiler für MSP430, welcher komplett neu entwickelt wurde [http://www.mail-archive.com/mspgcc-users@lists.sourceforge.net/msg11305.html], und in das Code Composer Studio seit Version 6 integriert ist.
* [http://www.ti.com/tool/msp430-gcc-opensource GCC - Open Source Compiler for MSP430 Microcontrollers]

Die folgenden Informationen beziehen sich auf ältere, nicht von TI unterstütze GCC-Versionen, und sind möglicherweise veraltet:
* Direkt mit Eclipse 3.6 Helios compilieren und debuggen [[MSP430_eclipse_helios_mspgcc4_gdb-proxy|Anleitung]] (06/2010)
* [http://msp430.ms.funpic.de/doku.php?id=msp430:entwicklungumgebung Eclipse+mspgcc+GDB-Proxy] (03/2009)
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Eclipse_und_MSPGCC_unter_Windows Eclipse und MSPGCC unter Windows] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009).
* [http://www.mikrocontroller.net/Eclipse%20und%20MSPGCC/ Eclipse und MSPGCC] (Windows 03/2006)
* [http://kurt.on.ufanet.ru/ MSPFET - FREE MSP430 flash programming utility] (Windows)
* [http://xgoat.com/wp/2009/03/25/fetproxy-an-open-source-replacement-for-msp430-gdbproxy/ FetProxy - Ein funktionierender Open-Source-Ersatz für msp430-gdbproxy] (Unix, Linux)
* [http://osx-launchpad.blogspot.com/ - Komplettpaket für Mac OS X](11/2011)

===Energia===
Diese auf der Arduino IDE basierende Entwicklungsumgebung bietet die gleiche Nutzererfahrung für MSP430-Boards, die von der Entwicklung für Arduino-Boards bekannt ist. Es werden fortlaufend Verbesserungen vorgenommen.

* [http://energia.nu/ Energia-Webseite]

===MSPDebug===
MSPDebug ist ein Programmier/- Debugwerkzeug für den [[MSP430]], ähnlich wie avrdude für die [[AVR]]s. Es beinhaltet auch einen gdb-server um in eclipse oder direkt mit msp430-gdb zu debuggen.

Momentan (0.21) unterstütze Programmer/Debugger (aus der Hilfe übernommen):
* ez430-RF2500 z.B. der Programmieradapter von der ez430-Chronos
* Olimex MSP-JTAG-TINY / ISO
* Launchpad
* GoodFET
* TI FET430UIF und Kompatible (z.B. eZ430)
* TI FET430UIF bootloader
* Flash Bootloader

Er läuft unter Linux, *BSD, OS/X und Windows.

Weblinks:
* [http://mspdebug.sourceforge.net/ Projekthomepage bei Sourceforge]
* [http://aur.archlinux.org/packages.php?ID=37648 AUR-Paket für Arch Linux]
* [http://packages.debian.org/search?suite=all&searchon=names&keywords=mspdebug Pakete für Debian Linux]

===MSP430 Instruction Set Simulator===

Die Firma Lauterbach bietet unter der Artikelnummer LA-8815 einen Instruction Set Simulator für den MSP430 an. Die Demoversion ist zur Evaluierung kostenlos. Einschränkungen bestehen in der Anzahl der zu ladenen Debugsymbole, was jedoch für die meisten (teils auch kleineren) Hobbyanwendungen kein Problem darstellen sollte.
Der Simulator unterstützt alle gängigen MSP430 Derivate, d.h. beide Instruction Sets (16bit/20bit CPUs).
Der Simulator lädt alle gängigen Debugformate, wie die des IAR Compilers, des Code Composer Studios von TI oder des freien Tools MSPGCC.

Zum Simulator gäbe es entsprechende zugehörige Debugtools für den MSP430, die käuflich zu erwerben sind.

[[Datei:msp430_sim_la8815.jpg|thumb|130px| MSP430 Simulator]]

Der Screenshot zeigt ein Beispiel mit Quellcode (HLL/ASM mixed), Register/Stack Fenster, Breakpoint-Konfiguration, Variablenansicht, Stackframe und Darstellung des anfänglichen RAM Inhalts.

* Weblinks:
** [http://www.lauterbach.com/frames.html?dwnload.html Downloadarea mit MSP430 Simulator]

===MSP430 Forth===

'''Mecrisp''' ist eine Forth-Implementation, die direkt im Microcontroller läuft und über eine serielle Schnittstelle angesprochen wird. Momentan werden die Chips MSP430F2274 und MSP430G2553 unterstützt.

Weblinks:
* [http://mecrisp.sourceforge.net/ Projekthomepage bei Sourceforge]
* [http://forth-ev.de/article.php/20120219114103966 mecrisp - nativ forth für MSP430] auf forth-ev.de

'''CamelForth/430''' ist ein ANSI Standard Forth für die Texas Instruments MSP430 Mikrocontroller-Familie. CamelForth sollte mit jedem MSP430, der wenigstens 512B RAM, 8K ROM und einen USART hat, funktionieren.

Weblinks:
* [http://www.camelforth.com/page.php?8 CamelForth/430]
* [http://forth-ev.de/article.php/20120101180840139 CF430FR - CamelForth für TI MSP430FR5739] auf forth-ev.de

'''4E4th''' ist kleines Forth das auf dem Texas Instruments LaunchPad läuft. Es steckt in der MCU MSP430G2553. Du kommunizierst mit dem 4E4th mit Hilfe eines Zeilen Editors der über einen Terminal Emulator betrieben wird. 4E4th basiert auf der MSP430 CamelForth version 0.3 von B. J. Rodriguez, welches er für das TI Tini430 board mit dem MSP430F1611 geschrieben hatte. Es ist ein ANS Forth, und belegt knapp 8K im FLASH der MSP430G2553 MCU (0xE000-0xFFFF). Weitere 8K (0xC000-0xDFFF) sind frei für eigene Experimente. 4E4th ist, wie das CamelForth auch, freie Software (GNU General Public License).

Weblinks:
* [http://forth-ev.de/index.php?topic=launchpad 4E4th auf dem LaunchPad] auf forth-ev.de
* [http://www.forth-ev.de/wiki/doku.php/projects:4e4th:start 4e4th im forth-ev.de Wiki]

[[Datei:noforth.jpg|mini|zentriert|150px|]]

'''noForth''' Is an interactive 16-bit stand-alone forth for MSP430.
Authors: Albert Nijhof & Willem Ouwerkerk.

Last update 22 april 2016: We made noForth still more robust and we made some space saving internal changes, the kernel takes less space and compiling a program is even more space efficient now. This is nice especially for the smaller 16kB processors.

noForth C,V comes in two basic variants:
* noForth C, Compact, for the smaller 16kB flash processors.
* noForth V, with Vocabularies, for larger flash memories.

New:
* Low Power noForth for MSP430G2553 boards. In Low Power noForth all 'wait-loops' are replaced with 'sleep-until-interrupted' which relatively saves a lot of energy. Low power noForth is marked with a dash: noForth C- and noForth V-.
* noForth for msp-exp430fr5969 experimenter board
* noForth for MSP430G2553 egel kit
* noForth for MSP430FR5994 with 256 kByte FRAM!

[[Datei:egeltje1.jpg|thumb|130px|Egel]]

Weblinks:
* [http://home.hccnet.nl/anij/nof/noforth.html noForth homepage, binary's and sources]
* [https://noforth.bitbucket.io/site/egel%20for%20launchpad.html Egel project for MSP430]

=== Weitere Kommerzielle Compiler für MSP430 ===
* [http://www.imagecraft.com/devtools_MSP430.html ICC430] (45-Tage Demo; wird nach Ablauf auf 4 kByte Codegröße beschränkt)
* [http://www.rowley.co.uk/msp430/index.htm CrossWorks for MSP430] (30-Tage-Testversion nach Registrierung)
* [http://www.quadravox.com/AQ430.htm Quadravox AQ430]
* [http://www.iar.com/Products/IAR-Embedded-Workbench/TI-MSP430/ IAR Embedded Workbench for MSP430] (30-Tage-Testversion; Freie auf 4 kByte (MSP430) oder 8 kByte (MSP430X) Codegröße beschränkte "KickStart"-Edition)

== Beispielanwendungen ==

* Mathar.Com: Auf http://www.mathar.com gibt es ein paar Beispiele (in C), was man so alles mit dem MSP430 anstellen kann. Dort hat der Autor einige Anwendungen näher erläutert. Angefangen mit simplen Aufgaben wie LEDs leuchten lassen geht es weiter über eine LCD- und GLCD-Ansteuerung (HD44780- und KS0108-kompatibel) sowie einigen Beispielen zur Verwendung des integrierten A/D-Wandlers, des USARTs, des Timers und vielem mehr ... Als weitere Codebeispiele sind dort auch eine I2C-Softwareimplementation und eine CAN-Library für den MSP430 zu finden.
* Examples Ordner der freien Toolchain MSPGCC: Der "examples"-Ordner bzw. "checkout" aus dem CVS vom [[MSPGCC]] ist auch sehr umfangreich: http://mspgcc.cvs.sourceforge.net/mspgcc/examples/
* Codebeispiele auf Mikrokontroller.net: Einige [[MSP430 Codebeispiele]] finden sich auch hier in der Artikelsammlung.
* uIP Port auf Mikrokontroller.net: Der Port des TCP/IP Stacks von Adam Dunkels [[MSP430_uIP_Port|uIP 1.0 für den MSP430 findet sich hier]].
* Launchpad interne Temp. Messung mit ADC und Anzeige auf LCD: C Codebeispiel für Launchpad mit IAR Kickstartcompiler, interner ADc und LCD Ansteuerung. Vergleich Atmel 8 Bit AVR Controller und mit MSP Familie: [http://www.mikrocontroller.net/topic/222015#new]

== Links ==

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1/msp430 Beiträge zum MSP430 im Mikrocontroller.net Forum]
* [http://mspgcc.sourceforge.net/manual/c68.html An introduction to the TI MSP430 low-power microcontrollers]
* [http://tinymicros.com/embedded/MSP430/ The MSP430 Bugspray Database] - umfangreiche Datenbank für Bugs in MSP430-Controllern
* [http://www.mathar.com www.mathar.com] - Tutorial für Einsteiger und Fortgeschrittene: LCD, ADC, USART, I2C, CAN Programmierung in C
* [http://cnx.org/lenses/TexasInstruments/MSP430 Connexions - Texas Instruments MSP430] Tutorial (speziell für eZ430)
* [http://msp430.info MSP430.info] - Portalseite für MSP430; Info, Projekte, Paper, Entwicklungstools...
* [http://groups.yahoo.com/group/msp430 Yahoo group MSP430] - lebhaftes Forum mit vielen MSP430-Experten
* [http://www.thomas-wedemeyer.de/elektronik/msp430/msp430.html Thomas Wedemeyer's MSP430-Seiten] - Kleine Beispiel Applikationen und Tips zur Nutzung von MSPGCC mit der Dev-C++ Entwicklungsumgebung
* [http://homepage.hispeed.ch/py430/mspgcc/ msp430-gdb und Eclipse] - Eine Anleitung von Chris Liechti
* [http://passworld.co.jp/index.php?lang=GB&lieu=GPS MSP430 GPS] - [http://passworld.co.jp/index.php?lang=GB&lieu=Oximeter MSP430 Puls-Oximeter]
* [http://passworld.co.jp/ForumMSP430 MSP430 Forum]
* [http://develissimo.net/de/msp430entwicklung.html MSPGCC + Eclipse + msp430-gdbproxy / Linux / Debian / Ubuntu] - Anleitung / Tutorial zur Installation der MSPGCC Toolchain + Eclipse + msp430-gdbproxy für Linux / Debian / Ubuntu Lang=Deutsch und Englisch leider geht der link nicht mehr
* [http://www.sinelabore.com SinelaboreRT] - Generierung von Zustandsmaschinen in C speziell für kleine Low-Power Plattformen.
* [http://www.state-machine.com/msp430/ QP Framework for MSP430] - state machine Laufzeitumgebung ([http://www.state-machine.com/licensing/index.php dual licensed commercial/GPL2])
* [http://msp430.funpic.de msp430.funpic.de] - Wiki zum MSP430
* [http://mspsci.blogspot.com/2010/07/tutorial-01-getting-started.html Scientific Instruments Using the TI MSP430] - Tutorial speziell zum TI Launchpad.
* [http://43oh.com/ Four-Three-Oh!] - MSP430 News und Forum (en)
* [http://www.youtube.com/watch?v=9zfIatWxkG8&feature=relmfu Beispielvideo] - by JL (God of Mathfire)
* [http://opencores.org/project,openmsp430 openMSP430] - MSP430 als Softcore im FPGA (Verilog)
* [http://opencores.org/project,NEO430 NEO430] - sehr kleines MSP430-kompatibles SoC als Softcore im FPGA (VHDL)

== Bezugsquellen ==
=== Evaluation Boards ===
* [http://www.mikrocontroller.net/link/reichelt/msp430 reichelt.de]
* [http://thinkembedded.ch/MSP430:::10.html thinkembedded.ch]
* [http://www.sander-electronic.de/es0015.html sander-electronic]
* [http://ch.farnell.com/texas-instruments/ez430-rf2500/board-kit-fuer-msp430/dp/1382267 farnell.com]
* [http://www.ti.com/tool/msp-exp430g2 TI.com - Als Student mit Hochschulmailadresse für 10$ Versandkostenfrei]
* [https://www.ssl-id.de/b-redemann.de/catalog/product_info.php?cPath=51&products_id=205 b-redemann.de]
* [https://www.tindie.com/stores/Willem_O/ MSP430-EXP430G alternatives and expansion boards/kits.]

[[Kategorie:Mikrocontroller]]
[[Kategorie:MSP430| ]]

MSP430

2018-08-26T15:20:36Z

Ffje: /* Bootloader (Seriell oder USB) */

Der MSP430 ist ein 16 Bit-Mikrocontroller von Texas Instruments (TI). Er wurde speziell für eine geringe Stromaufnahme entwickelt, so dass er besonders für batteriebetriebene Geräte geeignet ist. Es gibt verschiedene Typen mit 1-256 kB [[Flash-ROM]], 128-18432 Byte [[RAM]], teilweise mit Hardware-Multiplizierer, [[UART]], [[AD-Wandler]] oder LCD-Treiber, die meisten im [[SMD]]-Package mit 20 bis >100 Pins. Einige neuere aus der MSP430F2xxx-Serie gibt es auch im DIP-Package (Bezeichnung: MSPxxxx '''-N'''). Der [http://www.mikrocontroller.net/part/MSP430F1121 MSP430F1121] zum Beispiel hat 4kB [[Flash-ROM]], 256B [[RAM]], 2 [[Timer]] und steckt in einem SO-20 Gehäuse.

== Entwicklungshardware ==

[[Datei:launchpad-lcd.jpg|thumb|right|250px|Das ''Launchpad'' (ca. 10€) enthält neben dem per USB ansprechbaren Programmer auch das "Spy bi Wire" Interface, mit dem der µC in der Schaltung emuliert werden kann (in Circuit emulation).]]

Für den schnellen Einstieg stellt TI mehrere Entwicklungssysteme mit USB Schnittstelle zur Verfügung. Beliebt ist, auf Grund des günstigen Preises, vor allem das [http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_%28MSP-EXP430G2%29 MSP430 Launchpad]. Es gibt jedoch noch andere wie z.B. das [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool].

Das Launchpad besitzt einen integrierten JTAG-Programmer, dessen Pins über Jumper herausgeführt sind. So kann man auch Controller direkt im Breadboard programmieren. Es können dadurch auch Controller programmiert werden, die nicht in den 20-Pin PDIP-Sockel passen, wie z.B. die MSP430F-Serie.

Weitere Adapterplatinen und [[JTAG]]-Programmer für MSP430-Controller bekommt man bei [http://olimex.com/dev/ Olimex (Bulgarien)], in Deutschland bei [http://elmicro.com/catalog/mcu/msp430/ Elektronikladen] oder [http://www.watterott.com/de/Boards-Kits/MSP430 Watterott].

Einen einfachen Schaltplan für den [[JTAG]]-Programmer von TI bzw. Olimex gibt es [[Media:MSP430-JTAG-programmer.pdf|hier]]. Die Spannungsversorgung kommt im Gegensatz zum Original allerdings nicht vom Drucker-Port sondern muss extern (am besten vom MSP430 Board) bereitgestellt werden.

Neben der JTAG-Programmierung bieten die MSP430-Controller auch die Möglichkeit, die Firmware über einen [[Bootloader]] einzuspielen. Die dafür erforderliche Hardware wird in der Application Note [http://focus.ti.com/docs/mcu/catalog/resources/appnoteabstract.jhtml?familyId=342&abstractName=slaa096d SLAA096d] von Texas Instruments beschrieben.

''Launchpad'' Bezugsquellen: [https://estore.ti.com/MSP-EXP430G2-MSP430-LaunchPad-Value-Line-Development-kit-P2031.aspx] [https://hbe-shop.de/ENTWICKLUNGSKIT-MSP430LAUNCHPAD-Typ-MSP-EXP430G2] [http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?PName?Name=296-27570-ND] [http://www.watterott.com/de/MSP430-LaunchPad-MSP-EXP430G2] [https://www.ssl-id.de/b-redemann.de/catalog/product_info.php?products_id=151]

=== Stromversorgung ===

Der MSP430 benötigt meistens eine Spannung zwischen 1,8 und 3,6 V. Es gibt einige wenige Derivate, die mit 0.9V auskommen (z.B. MSP430L092). Einfach erzeugen kann man diese z. B. mit der folgenden Schaltung:

https://www.mikrocontroller.net/images/lm317.png

An den Eingang wird ein Steckernetzteil angeschlossen, die Ausgangsspannung lässt sich über das Potentiometer P1 einstellen.
Benutzt man für P1 einen 500Ω-Typ, kann man die Spannung in einem Bereich von 1,2 Volt und knapp 3,6 Volt einstellen. Dann kann man den MSP430 nicht durch zu hohe Versorgungsspannungen zerstören.

Für den Batteriebetrieb eines MSP430 gibt es von TI eine fertige Lösung mit wenig Peripherie: [http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps61221.html TPS61221]

Schaltung für 3,3V Versorgung: [http://focus.ti.com/lit/an/slva336/slva336.pdf]

Die neue Generation mit USB, MSP430F55xx, enthält bereits einen Längsregler von 5 V auf 3,3 V für den Betrieb an der USB-Speisespannung.
Die Minimalausstattung für die Erstinbetriebnahme ist ein Quarz (bspw. 12 MHz), ein Widerstand 1,5 kΩ und eine Drahtbrücke.

https://www-user.tu-chemnitz.de/~ygu/mb-iwp/Schrittmotorsteuerung/MSP430V1.jpg

== Programmieren und Debuggen ==
Zum Füllen des internen Flash-Programmspeichers und zum Verfolgen des Programmablaufs stehen üblicherweise drei Schnittstellen zur Verfügung:

* Der Bootloader (seriell oder USB)
* Das JTAG-Interface
* Der Spy-bi-Wire-Anschluss

=== Bootloader (Seriell oder USB) ===
Wer fehlerarm programmieren kann und für jedwede Hilfsadapter zu geizig ist, benutzt am besten den eingebauten Bootloader. Dies ist auch der günstigste Weg bei der Serienfertigung.

Zur Nutzung des seriellen Bootloaders ist es am günstigsten, [http://www.tu-chemnitz.de/~heha/iwp/Piezomess/Seriell wenn die fertige Schaltung sowieso eine serielle Schnittstelle vorsieht]. Ungünstigerweise „hört“ der Bootloader nicht auf RxD und TxD, sondern zumeist auf P1.1 und P2.2 (siehe jeweiliges Datenblatt!). Daher behilft man sich mit festen oder trennbaren Brücken zwischen P1.1 und TxD sowie P2.2 und RxD.
Von den SubD-Pins 1+4+6 geht man via Serienwiderstand bspw. 33 kΩ auf /RESET,
von den SubD-Pins 7+8 ebenso via 33 kΩ auf TCK, fertig ist der On-Board-Programmieradapter.

Richtig debuggen kann man mit der seriellen Schnittstelle nicht.

MSP430 mit USB-Schnittstelle haben ''keinen'' seriellen Bootloader. Dieser ist durch den USB-Bootloader ersetzt worden. Zu seiner Verwendung werden keine ominösen Brücken verwendet; der USB-Anschluss (den wohl jede Anwendungsschaltung mit MSP430F55xx haben wird) ist sofort zum Herunterladen der Firmware geeignet. Clevererweise meldet sich der Bootloader als HID-Gerät, das erspart den Treiber (genau genommen gibt es extra für Firmware-Updates eine eigene USB-Geräteklasse). Zum Füllen des Flash steht von Texas Instruments eine Software mit Quelltext zur Verfügung. Leider ist die API der DLL wenig brauchbar, und das Programm schluckt keine .HEX-Dateien (wie sonst üblich), sondern TI-spezifische .TXT-Dateien. Eine alternative Software für Windows gibt es [http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/hs_freeware/msp430-usbbsl.zip von Henrik Haftmann]. Nicht jeder MSP430 ist mit einem Bootloader ausgestattet, diese könnten aber mit dem MSP430 Flasher programmiert werden (slau654).

=== JTAG ===
Komfortabel und dennoch preisgünstig ist der JTAG-Anschluss. Leider benötigt dieser mindestens 5 Kontakte und damit Platz auf der Schaltung. Anschluss-Adapter für den Parallelport sind leicht zu bekommen und beinhalten im einfachsten Fall nur Schutzwiderstände. Wer keinen Parallelport hat, benötigt teurere aber komfortable USB-JTAG-Adapter.

=== Spy-Bi-Wire ===
Die TI-Erfindung Spy-Bi-Wire kommt mit nur 2 Leitungen aus. Hier sind nur spezielle USB-Adapter bekannt, die vom Hersteller zu beziehen und closed-source sind. Auf TI-Entwicklungsplatinen ist dieser Umsetzer bereits als ein weiterer Chip aufgelötet. Eine Liste möglicher Adapter ist z.B. [[http://de.wikipedia.org/wiki/Msp430#Liste_der_FETs.2C_sehr_unvollst.C3.A4ndig hier]] einsehbar.
Die verfügbaren Adapter variieren teils sehr stark in ihrem Preis aber auch in ihrer Leistungsfähigkeit.

Die kostengünstigste Lösung ist es, ein MSP430 Launchpad als USB-Programmieradapter zu verwenden. Das Launchpad ist ein kleines Entwicklungsboard von TI und kann bei Farnell bereits für unter 10 Euro bezogen werden. Die Spy-Bi-Wire Anschlüsse (RST & TEST) können einfach an J2, J3 oder J4 abgenommen und an den zu programmierenden MSP430 angeschlossen werden. Zu beachten ist nur, das man den auf dem Board eingesetzten MSP430 heraus nimmt. Siehe [http://www.ti.com/lit/ug/slau318d/slau318d.pdf Launchpad Userguide/SLAU318]

Ein genereller Nachteil bei Spy-Bi-Wire ist die zum Teil erheblich reduzierte Geschwindigkeit bei der Datenübertragung. Dies liegt v.a. daran, dass die Daten, die vorher bei JTAG über 3 Leitungen übertragen wurden (TMS, TDI, TDO) nun über eine gemeinsame bidirektionale Leitung laufen. Es gibt jedoch auch Tools die diesen Nachteil weitestgehend ausgleichen können.

Es bleibt daher zu überlegen, ob es nicht sinnvoll ist, lieber einen Chip in einem etwas größeren Gehäuse mit mehr Pins zu verwenden und dafür JTAG zu nutzen. v.a. in Sachen Selbstbaudebugger ist dies sinnvoll.

== Dokumentation ==

* TI's Website: http://www.msp430.com
*:Für jede MSP430 Familie (z. B. MSP430F1xxx) gibt es ein generelles "datasheet" und einen detailierten "user guide". Die im user guide verwendeten Registerbezeichnungen (Ports, SFRs, etc.) findet man auch bei den meisten Compilern wieder.

* Buch: Mikrocontrollertechnik Am Beispiel der MSP430-Familie
*:Dieses Lehrbuch führt in die Grundlagen der Mikrorechentechnik ein. Es beschreibt sehr detailliert den Aufbau, die Funktion und die Handhabung von Mikrocontrollern am Beispiel des MSP430F1232. Programmbeispiele sind in Assembler und C enthalten. Ideal für Einsteiger mit geringen technischen Vorkenntnissen. Autor: Matthias Sturm ISBN 3-446-21800-9, Hanser Verlag

* Buch: [https://www.medit.hia.rwth-aachen.de/msp430 Das MSP430 Mikrocontroller Buch]
*: ... sagt u.a.: "Dieses Buch eröffnet einen schrittweisen Einstieg in die Welt der Mikrocontrollerprogrammierung und führt mit ausführlichen Anwendungsbeispielen in die Fähigkeiten dieser außergewöhnlichen Prozessorfamilie ein. Jede Komponente des Prozessors wird ausführlich erklärt und deren Funktion in kleinen Beispielprogrammen gleich umgesetzt. Abgerundet wird jedes Kapitel mit einigen Übungsaufgaben. So entsteht neben dem eigentlichen Lerneffekt gleichzeitig eine Referenzbibliothek von Funktionsmodulen, die später in eigenen Anwendungen leicht weiterverwendet werden können."
*:Leider liefert der Elektor Verlag derzeit keine gedruckte Version des Buches mehr aus. Es kann jedoch beim Verlag ein eBook erworben werden. Auf der Webseite https://www.medit.hia.rwth-aachen.de/msp430 ist eine Web-optimierte Version des Buches veröffentlicht.
*: Autoren: Marian Walter und Stefan Tappertzhofen; ISBN 978-3-89576-236-9, Elektor Verlag

* Egel project page website: https://noforth.bitbucket.io/site/egel%20for%20launchpad.html
*: This page takes you by the hand in learning how the MSP430 hardware works. It does try to help you understand how the TI-documention works. Loads of examples from simple I/O to I2C and use of the low power modes. Finally some apllication examples like building your own cloning BSL or walking biped robot.

== Software ==

=== TI Code Composer Studio ===
Die Eclipse-basierte Entwicklungsumgebung von TI ist für Linux, MAC und Windows verfügbar.
* [http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS]

===MSPGCC===

Mittlerweile (Stand 2014) gibt es von TI selbst einen neuen GCC-basierten Compiler für MSP430, welcher komplett neu entwickelt wurde [http://www.mail-archive.com/mspgcc-users@lists.sourceforge.net/msg11305.html], und in das Code Composer Studio seit Version 6 integriert ist.
* [http://www.ti.com/tool/msp430-gcc-opensource GCC - Open Source Compiler for MSP430 Microcontrollers]

Die folgenden Informationen beziehen sich auf ältere, nicht von TI unterstütze GCC-Versionen, und sind möglicherweise veraltet:
* Direkt mit Eclipse 3.6 Helios compilieren und debuggen [[MSP430_eclipse_helios_mspgcc4_gdb-proxy|Anleitung]] (06/2010)
* [http://msp430.ms.funpic.de/doku.php?id=msp430:entwicklungumgebung Eclipse+mspgcc+GDB-Proxy] (03/2009)
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Eclipse_und_MSPGCC_unter_Windows Eclipse und MSPGCC unter Windows] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009).
* [http://www.mikrocontroller.net/Eclipse%20und%20MSPGCC/ Eclipse und MSPGCC] (Windows 03/2006)
* [http://kurt.on.ufanet.ru/ MSPFET - FREE MSP430 flash programming utility] (Windows)
* [http://xgoat.com/wp/2009/03/25/fetproxy-an-open-source-replacement-for-msp430-gdbproxy/ FetProxy - Ein funktionierender Open-Source-Ersatz für msp430-gdbproxy] (Unix, Linux)
* [http://osx-launchpad.blogspot.com/ - Komplettpaket für Mac OS X](11/2011)

===Energia===
Diese auf der Arduino IDE basierende Entwicklungsumgebung bietet die gleiche Nutzererfahrung für MSP430-Boards, die von der Entwicklung für Arduino-Boards bekannt ist. Es werden fortlaufend Verbesserungen vorgenommen.

* [http://energia.nu/ Energia-Webseite]

===MSPDebug===
MSPDebug ist ein Programmier/- Debugwerkzeug für den [[MSP430]], ähnlich wie avrdude für die [[AVR]]s. Es beinhaltet auch einen gdb-server um in eclipse oder direkt mit msp430-gdb zu debuggen.

Momentan (0.21) unterstütze Programmer/Debugger (aus der Hilfe übernommen):
* ez430-RF2500 z.B. der Programmieradapter von der ez430-Chronos
* Olimex MSP-JTAG-TINY / ISO
* Launchpad
* GoodFET
* TI FET430UIF und Kompatible (z.B. eZ430)
* TI FET430UIF bootloader
* Flash Bootloader

Er läuft unter Linux, *BSD, OS/X und Windows.

Weblinks:
* [http://mspdebug.sourceforge.net/ Projekthomepage bei Sourceforge]
* [http://aur.archlinux.org/packages.php?ID=37648 AUR-Paket für Arch Linux]
* [http://packages.debian.org/search?suite=all&searchon=names&keywords=mspdebug Pakete für Debian Linux]

===MSP430 Instruction Set Simulator===

Die Firma Lauterbach bietet unter der Artikelnummer LA-8815 einen Instruction Set Simulator für den MSP430 an. Die Demoversion ist zur Evaluierung kostenlos. Einschränkungen bestehen in der Anzahl der zu ladenen Debugsymbole, was jedoch für die meisten (teils auch kleineren) Hobbyanwendungen kein Problem darstellen sollte.
Der Simulator unterstützt alle gängigen MSP430 Derivate, d.h. beide Instruction Sets (16bit/20bit CPUs).
Der Simulator lädt alle gängigen Debugformate, wie die des IAR Compilers, des Code Composer Studios von TI oder des freien Tools MSPGCC.

Zum Simulator gäbe es entsprechende zugehörige Debugtools für den MSP430, die käuflich zu erwerben sind.

[[Datei:msp430_sim_la8815.jpg|thumb|130px| MSP430 Simulator]]

Der Screenshot zeigt ein Beispiel mit Quellcode (HLL/ASM mixed), Register/Stack Fenster, Breakpoint-Konfiguration, Variablenansicht, Stackframe und Darstellung des anfänglichen RAM Inhalts.

* Weblinks:
** [http://www.lauterbach.com/frames.html?dwnload.html Downloadarea mit MSP430 Simulator]

===MSP430 Forth===

'''Mecrisp''' ist eine Forth-Implementation, die direkt im Microcontroller läuft und über eine serielle Schnittstelle angesprochen wird. Momentan werden die Chips MSP430F2274 und MSP430G2553 unterstützt.

Weblinks:
* [http://mecrisp.sourceforge.net/ Projekthomepage bei Sourceforge]
* [http://forth-ev.de/article.php/20120219114103966 mecrisp - nativ forth für MSP430] auf forth-ev.de

'''CamelForth/430''' ist ein ANSI Standard Forth für die Texas Instruments MSP430 Mikrocontroller-Familie. CamelForth sollte mit jedem MSP430, der wenigstens 512B RAM, 8K ROM und einen USART hat, funktionieren.

Weblinks:
* [http://www.camelforth.com/page.php?8 CamelForth/430]
* [http://forth-ev.de/article.php/20120101180840139 CF430FR - CamelForth für TI MSP430FR5739] auf forth-ev.de

'''4E4th''' ist kleines Forth das auf dem Texas Instruments LaunchPad läuft. Es steckt in der MCU MSP430G2553. Du kommunizierst mit dem 4E4th mit Hilfe eines Zeilen Editors der über einen Terminal Emulator betrieben wird. 4E4th basiert auf der MSP430 CamelForth version 0.3 von B. J. Rodriguez, welches er für das TI Tini430 board mit dem MSP430F1611 geschrieben hatte. Es ist ein ANS Forth, und belegt knapp 8K im FLASH der MSP430G2553 MCU (0xE000-0xFFFF). Weitere 8K (0xC000-0xDFFF) sind frei für eigene Experimente. 4E4th ist, wie das CamelForth auch, freie Software (GNU General Public License).

Weblinks:
* [http://forth-ev.de/index.php?topic=launchpad 4E4th auf dem LaunchPad] auf forth-ev.de
* [http://www.forth-ev.de/wiki/doku.php/projects:4e4th:start 4e4th im forth-ev.de Wiki]

[[Datei:noforth.jpg|mini|zentriert|150px|]]

'''noForth''' Is an interactive 16-bit stand-alone forth for MSP430.
Authors: Albert Nijhof & Willem Ouwerkerk.

Last update 22 april 2016: We made noForth still more robust and we made some space saving internal changes, the kernel takes less space and compiling a program is even more space efficient now. This is nice especially for the smaller 16kB processors.

noForth C,V comes in two basic variants:
* noForth C, Compact, for the smaller 16kB flash processors.
* noForth V, with Vocabularies, for larger flash memories.

New:
* Low Power noForth for MSP430G2553 boards. In Low Power noForth all 'wait-loops' are replaced with 'sleep-until-interrupted' which relatively saves a lot of energy. Low power noForth is marked with a dash: noForth C- and noForth V-.
* noForth for msp-exp430fr5969 experimenter board
* noForth for MSP430G2553 egel kit
* noForth for MSP430FR5994 with 256 kByte FRAM!

[[Datei:egeltje1.jpg|thumb|130px|Egel]]

Weblinks:
* [http://home.hccnet.nl/anij/nof/noforth.html noForth homepage, binary's and sources]
* [https://noforth.bitbucket.io/site/egel%20for%20launchpad.html Egel project for MSP430]

=== Weitere Kommerzielle Compiler für MSP430 ===
* [http://www.imagecraft.com/devtools_MSP430.html ICC430] (45-Tage Demo; wird nach Ablauf auf 4 kByte Codegröße beschränkt)
* [http://www.rowley.co.uk/msp430/index.htm CrossWorks for MSP430] (30-Tage-Testversion nach Registrierung)
* [http://www.quadravox.com/AQ430.htm Quadravox AQ430]
* [http://www.iar.com/Products/IAR-Embedded-Workbench/TI-MSP430/ IAR Embedded Workbench for MSP430] (30-Tage-Testversion; Freie auf 4 kByte (MSP430) oder 8 kByte (MSP430X) Codegröße beschränkte "KickStart"-Edition)

== Beispielanwendungen ==

* Mathar.Com: Auf http://www.mathar.com gibt es ein paar Beispiele (in C), was man so alles mit dem MSP430 anstellen kann. Dort hat der Autor einige Anwendungen näher erläutert. Angefangen mit simplen Aufgaben wie LEDs leuchten lassen geht es weiter über eine LCD- und GLCD-Ansteuerung (HD44780- und KS0108-kompatibel) sowie einigen Beispielen zur Verwendung des integrierten A/D-Wandlers, des USARTs, des Timers und vielem mehr ... Als weitere Codebeispiele sind dort auch eine I2C-Softwareimplementation und eine CAN-Library für den MSP430 zu finden.
* Examples Ordner der freien Toolchain MSPGCC: Der "examples"-Ordner bzw. "checkout" aus dem CVS vom [[MSPGCC]] ist auch sehr umfangreich: http://mspgcc.cvs.sourceforge.net/mspgcc/examples/
* Codebeispiele auf Mikrokontroller.net: Einige [[MSP430 Codebeispiele]] finden sich auch hier in der Artikelsammlung.
* uIP Port auf Mikrokontroller.net: Der Port des TCP/IP Stacks von Adam Dunkels [[MSP430_uIP_Port|uIP 1.0 für den MSP430 findet sich hier]].
* Launchpad interne Temp. Messung mit ADC und Anzeige auf LCD: C Codebeispiel für Launchpad mit IAR Kickstartcompiler, interner ADc und LCD Ansteuerung. Vergleich Atmel 8 Bit AVR Controller und mit MSP Familie: [http://www.mikrocontroller.net/topic/222015#new]

== Links ==

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1/msp430 Beiträge zum MSP430 im Mikrocontroller.net Forum]
* [http://mspgcc.sourceforge.net/manual/c68.html An introduction to the TI MSP430 low-power microcontrollers]
* [http://tinymicros.com/embedded/MSP430/ The MSP430 Bugspray Database] - umfangreiche Datenbank für Bugs in MSP430-Controllern
* [http://www.mathar.com www.mathar.com] - Tutorial für Einsteiger und Fortgeschrittene: LCD, ADC, USART, I2C, CAN Programmierung in C
* [http://cnx.org/lenses/TexasInstruments/MSP430 Connexions - Texas Instruments MSP430] Tutorial (speziell für eZ430)
* [http://msp430.info MSP430.info] - Portalseite für MSP430; Info, Projekte, Paper, Entwicklungstools...
* [http://groups.yahoo.com/group/msp430 Yahoo group MSP430] - lebhaftes Forum mit vielen MSP430-Experten
* [http://www.thomas-wedemeyer.de/elektronik/msp430/msp430.html Thomas Wedemeyer's MSP430-Seiten] - Kleine Beispiel Applikationen und Tips zur Nutzung von MSPGCC mit der Dev-C++ Entwicklungsumgebung
* [http://homepage.hispeed.ch/py430/mspgcc/ msp430-gdb und Eclipse] - Eine Anleitung von Chris Liechti
* [http://passworld.co.jp/index.php?lang=GB&lieu=GPS MSP430 GPS] - [http://passworld.co.jp/index.php?lang=GB&lieu=Oximeter MSP430 Puls-Oximeter]
* [http://passworld.co.jp/ForumMSP430 MSP430 Forum]
* [http://develissimo.net/de/msp430entwicklung.html MSPGCC + Eclipse + msp430-gdbproxy / Linux / Debian / Ubuntu] - Anleitung / Tutorial zur Installation der MSPGCC Toolchain + Eclipse + msp430-gdbproxy für Linux / Debian / Ubuntu Lang=Deutsch und Englisch leider geht der link nicht mehr
* [http://www.sinelabore.com SinelaboreRT] - Generierung von Zustandsmaschinen in C speziell für kleine Low-Power Plattformen.
* [http://www.state-machine.com/msp430/ QP Framework for MSP430] - state machine Laufzeitumgebung ([http://www.state-machine.com/licensing/index.php dual licensed commercial/GPL2])
* [http://msp430.funpic.de msp430.funpic.de] - Wiki zum MSP430
* [http://mspsci.blogspot.com/2010/07/tutorial-01-getting-started.html Scientific Instruments Using the TI MSP430] - Tutorial speziell zum TI Launchpad.
* [http://43oh.com/ Four-Three-Oh!] - MSP430 News und Forum (en)
* [http://www.youtube.com/watch?v=9zfIatWxkG8&feature=relmfu Beispielvideo] - by JL (God of Mathfire)
* [http://opencores.org/project,openmsp430 openMSP430] - MSP430 als Softcore im FPGA (Verilog)
* [http://opencores.org/project,NEO430 NEO430] - sehr kleines MSP430-kompatibles SoC als Softcore im FPGA (VHDL)

== Bezugsquellen ==
=== Evaluation Boards ===
* [http://www.mikrocontroller.net/link/reichelt/msp430 reichelt.de]
* [http://thinkembedded.ch/MSP430:::10.html thinkembedded.ch]
* [http://www.sander-electronic.de/es0015.html sander-electronic]
* [http://ch.farnell.com/texas-instruments/ez430-rf2500/board-kit-fuer-msp430/dp/1382267 farnell.com]
* [http://www.ti.com/tool/msp-exp430g2 TI.com - Als Student mit Hochschulmailadresse für 10$ Versandkostenfrei]
* [https://www.ssl-id.de/b-redemann.de/catalog/product_info.php?cPath=51&products_id=205 b-redemann.de]
* [https://www.tindie.com/stores/Willem_O/ MSP430-EXP430G alternatives and expansion boards/kits.]

[[Kategorie:Mikrocontroller]]
[[Kategorie:MSP430| ]]