CS5460A在路灯单灯监控系统中的应用

2 系统软件设计
2．1 MC13213程序
MC13213的程序设计方案包括动态连接网络，数据采集和应用控制程序。动态连接网络负责查询网络设备，建立通信链路。数据采集包括路灯状态的采集、处理及保存。应用控制程序负责执行控制命令等功能。其中对路灯状态采集通过CS5460A获得。对CS5460A的操作主要包括CS5460A的校准，I／O口模拟的SPI接口初始化，CS5460A初始化，电压有效值寄存器、电流有效值寄存器及有功功率寄存器的数据读取。MC13213对CS5460A的操作流程如图4所示。

2．2 I／O口模拟SPI
(1)字节发送
MC13213的I／O端口PTA3为时钟信号线(SCLK)，PTA2是数据信号输出线(SDO)。在PTA3制造一个电平变化，输出数据data的高位BIT7，data中的数据依次右移一位，再将PTA3的电平变化一次，又一次输出data的高位。这时，输出的就是原来data中的次高位BIT6位，如此重复，data右移8次就完成了一个字节的输出。
(2)字节接收
同样的原理，把PTA3的输出电平拉高，制造一个高电平，检测输入脚PTA1(SDI)的电平，记入data中，把PTA3的输出电平拉低，就完成了一个字节位的接收。然后将PTA3的输出电平拉高，制造一个高电平，再次检测输入脚PTA1的电平记入data中，如此8次后就收到了一个字节。
2．3 CS5460A校准
为了提高CS5460A的实际测量准确度，在开始测量前要对其进行校准。CS5460A提供DC偏移校准，AC偏移校准以及AC增益校准。用户通过设置校准命令字中的相应位来决定执行哪种校准。但不管是哪种校准都有两种模式：系统偏移校准和系统增益校准。偏移校准时需提供零电压和零电流信号，最后得到的实际测量值=线性值+偏移值。系统偏移校准采用CS5460A内部偏移校准。
最初系统增益校准采用了CS5460A内部增益校准，即向增益寄存器写入校准值，但经过实测发现对于本系统随着电流的变化，采用此种校准方法得到的电流值线性度极差，无法达到使用要求。最终决定使用外部增益校准。增益校准实质是乘法运算的调整，得到的实际测量值=线性值×增益值。在实验中给出标准的5 A电流及220 V电压来进行外部手动校准，最终得到的Vgain=0x0166，Igain=0x015D，即：
实际测量电压值=线性电压值×(0x0166／0x00FF)
实际测量电流值=线性电流值×(0x015D／0x00FF)
2．4 CS5460A初始化
CS5460A的工作时钟MCIK选定为11．059 2 MHz，分频系数K设为1，循环计数寄存器的N值设为4000，则一个基本的计算周期为(1024×N)／(MCLK／K)=1／2．7 s。
当CS5460A上电后，首先给复位脉冲到RESET引脚，然后再初始化CS5460A。CS5460A与MC13213的接口非常简单，但它的初始化命令较多，在使用上有一定的技巧，如使用不当有时可能初始化不成功，引起芯片的转换出错，使系统不能正常工作。所以在使用过程中将初始化过程反复凋试，编成通用子程序，使用时调用，可确保每次运行的准确、可靠。CS5460A初始化流程如图5所示。