基于TPS2384的PSE设计与实现

单片机控制部分

MSP430F148是TI公司的超低功耗混合信号控制器MSP430系列中的FLASH型单片机。

USB桥接器GP2102

CP2102是一款高集成度的专用通讯芯片，该芯片的功能是实现UART和USB格式间数据的转换，集成了一个符合USB2.0标准的全速功能控制器、EEPROM、缓冲器、和带有调制解调器接口信号的UART数据总线，同时具有一个集成的内部时钟和USB收发器。通过CP2102可以很简单的实现UART到USB间的桥接，从而为系统添加USB通信接口。

软件设计与实现

PSE的软件实现主要包括两个部分：运行于MSP430F148的PSE运行控制程序和运行于PC的PSE终端监控程序，两者通过由CP2102构成的USB接口通信。

PSE运行控制程序

PSE运行控制程序主要完成系统初始化、对TPS2384进行控制、与PC通信和对数据进行封装与解析等功能。如图2所示，当没有与PC连接时，将设置TPS2384工作在AM模式下，TPS2384将自主运行，此时将不能够得到各个供电端口的具体运行数据，只能通过状态显示电路中的LED显示各个端口的运行状态；当与PC连接时，系统将按照用户的要求将TPS2384设置为相应的工作模式，此时系统将能够采集到各个端口的运行参数，在SAM和PMM模式下，系统将可以按照用户的设置部分或者完全对各个端口的供电进行控制。监控过程是通过对TPS2384各端口寄仔器的读写操作来实现的。

系统初始化

系统时钟初始化：选择8MHz时钟XT2作为主时钟的时钟源，选择DCO为子时钟的时钟源。

I／O口初始化：将P3.3设置为输出用来作为驱动蜂呜器的信号；P4.0设置为输出作为TPS2384的模式选择信号；P4.2设置为输出作为TPS2384的复位信号；P4.1设置为输入作为TPS2384的出错中断输入信号；

串口初始化：MSP430F148通过UART1与CP2102通信，UART1设置如下：发送字符位数为8位；发送／接收速率为9600；选择辅助时钟ACLK作为波特率发生器的时钟源；使能串口接收和发送操作；将P3.6和P3.7的功能选择寄存器设置为串口收发模式。

I2C-BUS的实现

在MSP430F148中，没有标准的I2C-BUS通信模块，因此，需要将I2C-BUS通信规范中的SDA和SCL通过P3.0和P3.2用软件来模拟实现，完成I2C-BUS的读写操作。

I2C-BUS写操作：I2C-BUS的写函数voidWriteI2C(char Addr，char Reg，char Ctr)由形参Addr-TPS2384的地址、Reg—TPS2384寄存器地址、Ctr-控制信息构成；写函数由I2CInit()、I2CStart()、I2CSent(unsigned char data)、I2CReceiveAck()、I2CReceiveAck()、I2CReceiVeAck()、I2CStop()和delay()子函数组成，I2C-BUS的写函数完成向指定的TPS2384内部寄存器中写入控制信息。
I2C-BUS的读操作：I2C-BUS的读函数voidReadI2C(unsigned char Adr,unsigned char Rg)由形参Adr-TPS2384的地址、Rg-TPS2384寄存器地址构成，此操作的结果是将地址为Adr的TPS2384中的Rg状态寄存器中的信息读出，并将它存入char型全局变量中，读函数由I2CInit()、I2CStart()、I2CSent()、I2CReceiveAck()、I2CSent(unsigned char data)、Rec_dat()、I2CSentNAck()、I2CReceiveAck()、I2CStop()和delay()子函数组成，由这些予函数共同完成I2C-BUS的读时序。

PSE终端监控程序

PSE终端监控程序主要完成对各个供电端口的实时监控功能，由于使用了USB桥接芯片CP2102，在逻辑上监控程序只要完成串口通信就可以了，各种控制数据将通过终端监控程序来设置，同时采集到的各个供电端口的实时工作参数也将直观显示在监控程序上，终端监控程序实现了对供电的高级管理功能。

以太网供电设备在EPA系统中的应用

EPA系统是一种用于工业测量与控制的分布式工业自动化以太网，它将分布在工业现场的设备连接起来，通过EPA系统完成对工业生产过程的监控，EPA系统支持以太网供电技术。在实际应用中我们将PSE系统和集线器集成在一起设计出了端接式PSE，即PoE-Hub，使得应用更加灵活方便，典型应用如图3所示，当PoE-Hub侦测到802.11b无线网关、Zigbee接入点和有线阀门定位器为合法的PD后，将执行可选的分级操作，之后将向它们提供工作所需的+48V最大13W的电力，同时传输EPA监控上位机的监控数据，使得它们能够正常工作，对各个端口供电情况的监控由临控PC上的PSE终端临控软件完成。

结语

本设计采用MSP430F148单片机和以太网供电管理器TPS2384开发了符合以太网供电标准IEEE802.3af的可监控高级以太网供电管理系统。该系统在EPA系统应用中有良好的使用效果，在实际应用中也可以根据需要进行简化从而降低成本。