原标题：低功耗MSP430数据采集系统的USB接口设计

低功耗MSP430数据采集系统的USB接口设计主要涉及微控制器MSP430的选用、USB接口芯片的选择以及相关的硬件和软件设计。以下是对该设计方案的详细解析：

一、MSP430微控制器的选择

1. 低功耗特性：
MSP430系列单片机是TI公司推出的16位超低功耗微控制器，其功耗在众多单片机中独树一帜。它采用最新的低功耗技术，可以在1.8V至3.6V的电压下工作，并具有正常工作模式（AM）和四种低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4）。在3V电压下，各模式的工作电流分别为：AM模式340μA，LPM1模式70μA，LPM2模式17μA，LPM3模式2μA，LPM4模式0.1μA。这种低功耗特性使得MSP430特别适用于电池供电的便携式设备。

2. 集成度高：
MSP430单片机具有非常高的集成度，单片集成了多通道12位A/D转换、PWM功能定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口、大容量的片内RAM和ROM以及Flash存储器。其中，Flash存储器可以实现掉电保护和软件升级。

二、USB接口芯片的选择

在USB接口设计中，常选用UART转USB芯片来实现单片机与计算机之间的通信。CP2101是一种常用的UART转USB芯片，具有以下优点：

1. 封装小：
CP2101为28脚5mm×5mm MLP封装，在PCB上的尺寸比竞争对手小30%左右。

2. 高度集成：
片内集成512字节EEPROM（用于存储厂家ID等数据）、收发器、时钟等，无需外部电阻和晶体。

3. 低成本：
CP2101的USB功能无需外部元件，而大多数竞争者的USB器件则需要额外的终端晶体管、上拉电阻、晶振和EEPROM。这使得CP2101在成本上具有显著优势。

4. 低功耗、高速度：
CP2101符合USB2.0规范，支持高速数据传输（波特率为300bps～921.6kbps），并具有低功耗特性。

三、硬件电路设计

1. MSP430与CP2101的连接：
CP2101的SUSPEND与SUSPEND引脚连接到MSP430的普通串口上，用于传送USB挂起和恢复信号。此外，CP2101的VBUS与VREGIN引脚必须连接到USB的VBUS信号上，并在VREGIN的输入端加去耦电容（1μF与0.1μF并联）。

2. 电源管理：
当在总线上检测到挂起信号时，CP2101将进入挂起模式以节省电能。为了避免SUSPEND引脚在复位期间处于高电平，可以使用10kΩ的下拉电阻来确保其在复位期间保持低电平。

四、软件设计

USB接口程序设计包括单片机程序开发、USB设备驱动程序开发和主机应用程序开发三个部分。其中，USB设备驱动程序通常由芯片厂商提供（如Cygnal公司已为CP2101提供驱动程序）。需要编写的是单片机MSP430的串行通信程序和主机对CP2101的通信程序。在IAR Embedded Workbench嵌入式集成开发环境中，可以方便地编写和调试单片机通信程序。

综上所述，低功耗MSP430数据采集系统的USB接口设计充分利用了MSP430的超低功耗特性和CP2101的简便性，实现了数据采集系统的便携化、低功耗和方便使用。