CS5460A在路燈單燈監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2．1 MC13213程序
MC13213的程序設(shè)計(jì)方案包括動(dòng)態(tài)連接網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用控制程序。動(dòng)態(tài)連接網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)查詢網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建立通信鏈路。數(shù)據(jù)采集包括路燈狀態(tài)的采集、處理及保存。應(yīng)用控制程序負(fù)責(zé)執(zhí)行控制命令等功能。其中對(duì)路燈狀態(tài)采集通過CS5460A獲得。對(duì)CS5460A的操作主要包括CS5460A的校準(zhǔn)，I／O口模擬的SPI接口初始化，CS5460A初始化，電壓有效值寄存器、電流有效值寄存器及有功功率寄存器的數(shù)據(jù)讀取。MC13213對(duì)CS5460A的操作流程如圖4所示。

2．2 I／O口模擬SPI
(1)字節(jié)發(fā)送
MC13213的I／O端口PTA3為時(shí)鐘信號(hào)線(SCLK)，PTA2是數(shù)據(jù)信號(hào)輸出線(SDO)。在PTA3制造一個(gè)電平變化，輸出數(shù)據(jù)data的高位BIT7，data中的數(shù)據(jù)依次右移一位，再將PTA3的電平變化一次，又一次輸出data的高位。這時(shí)，輸出的就是原來data中的次高位BIT6位，如此重復(fù)，data右移8次就完成了一個(gè)字節(jié)的輸出。
(2)字節(jié)接收
同樣的原理，把PTA3的輸出電平拉高，制造一個(gè)高電平，檢測(cè)輸入腳PTA1(SDI)的電平，記入data中，把PTA3的輸出電平拉低，就完成了一個(gè)字節(jié)位的接收。然后將PTA3的輸出電平拉高，制造一個(gè)高電平，再次檢測(cè)輸入腳PTA1的電平記入data中，如此8次后就收到了一個(gè)字節(jié)。
2．3 CS5460A校準(zhǔn)
為了提高CS5460A的實(shí)際測(cè)量準(zhǔn)確度，在開始測(cè)量前要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。CS5460A提供DC偏移校準(zhǔn)，AC偏移校準(zhǔn)以及AC增益校準(zhǔn)。用戶通過設(shè)置校準(zhǔn)命令字中的相應(yīng)位來決定執(zhí)行哪種校準(zhǔn)。但不管是哪種校準(zhǔn)都有兩種模式：系統(tǒng)偏移校準(zhǔn)和系統(tǒng)增益校準(zhǔn)。偏移校準(zhǔn)時(shí)需提供零電壓和零電流信號(hào)，最后得到的實(shí)際測(cè)量值=線性值+偏移值。系統(tǒng)偏移校準(zhǔn)采用CS5460A內(nèi)部偏移校準(zhǔn)。
最初系統(tǒng)增益校準(zhǔn)采用了CS5460A內(nèi)部增益校準(zhǔn)，即向增益寄存器寫入校準(zhǔn)值，但經(jīng)過實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)對(duì)于本系統(tǒng)隨著電流的變化，采用此種校準(zhǔn)方法得到的電流值線性度極差，無法達(dá)到使用要求。最終決定使用外部增益校準(zhǔn)。增益校準(zhǔn)實(shí)質(zhì)是乘法運(yùn)算的調(diào)整，得到的實(shí)際測(cè)量值=線性值×增益值。在實(shí)驗(yàn)中給出標(biāo)準(zhǔn)的5 A電流及220 V電壓來進(jìn)行外部手動(dòng)校準(zhǔn)，最終得到的Vgain=0x0166，Igain=0x015D，即：
實(shí)際測(cè)量電壓值=線性電壓值×(0x0166／0x00FF)
實(shí)際測(cè)量電流值=線性電流值×(0x015D／0x00FF)
2．4 CS5460A初始化
CS5460A的工作時(shí)鐘MCIK選定為11．059 2 MHz，分頻系數(shù)K設(shè)為1，循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器的N值設(shè)為4000，則一個(gè)基本的計(jì)算周期為(1024×N)／(MCLK／K)=1／2．7 s。
當(dāng)CS5460A上電后，首先給復(fù)位脈沖到RESET引腳，然后再初始化CS5460A。CS5460A與MC13213的接口非常簡(jiǎn)單，但它的初始化命令較多，在使用上有一定的技巧，如使用不當(dāng)有時(shí)可能初始化不成功，引起芯片的轉(zhuǎn)換出錯(cuò)，使系統(tǒng)不能正常工作。所以在使用過程中將初始化過程反復(fù)凋試，編成通用子程序，使用時(shí)調(diào)用，可確保每次運(yùn)行的準(zhǔn)確、可靠。CS5460A初始化流程如圖5所示。