基于MSP430与ATT7022B的四遥测量模块

作者：时间：2009-03-18来源：网络收藏

ATT7022提供有标准的SPI接口，可与带SPI口的MCU直接连接，也可用适当的I/O口线仿真SPI总线，其仿真读写程序很容易实现。

ATT7022的一个数据传输总线从向SPI接口的DIN端送入8位命令字开始的，当命令中包括一个写入命令时，在其后的24个SCLK周期内，串口将持续从DIN端读入24位串行数据。当发出一个读取命令时，串口将根据发出的命令来进行寻址，然后在其后的24个连续的SCLK周期从DOUT引脚上串行输出寄存器内容。数据的传输总是MSB在前，LSB在后。读寄存器时，SCLK为高，数据在DOUT引脚上有效。而在写寄存器时，数据则在SCLK的下降沿从DIN引脚读入，这一点在仿真SPI读写操作子程序时应引起注意，否则读写寄存器将出错。ATT7022B的读写时序见下图2所示。

(3)寄存器配置及校表方法

ATT7022B的寄存器分为计量参数和校表参数两部分。器件中的计量参数寄存器多达82个，它们的地址在01H～6FH中不连续分布，未使用部分可留给以后扩展。计量参量的计算全部由硬件完成，用户只需进行单位换算就可得到测量值。
校表参数寄存器包括相位补偿设置、功率增益、相位校正、电压/电流校正、比差补偿设置、启动电流、高频脉冲输出设置、断相阈值电压设置和合相能量累加模式等36个寄存器，它们的地址不连续地分布在01H～2AH，也考虑了以后的扩展。应当说明的是，两个寄存器的地址有重叠部分，但它们的物理位置是分开的，可以通过读写命令来区分。

校表是电能表设计中非常重要的环节，ATT7022B上电复位后，校表寄存器的初始数据为默认值，此时读出的计量参数值和实际参数值不符，因而需要对校表寄存器进行设置，以将测量值减小到误差范围之内。校表可按高频输出参数设置、比差补偿区域设置、角差补偿区域设置、功率增益校正、相位校正、启动电流设置、功率增益校正、参量累加模式设置、电压校正、电流校正的先后顺序进行。现以电压增益的校准为例简要说明AT7022B的校表方法，其它参数校准请参照该芯片的参考文献。

电压增益校正UgainA、UgainB、UgainC:在ATT7022初始化时，Ugain为0，标准表上读出的电压有效值为Ur，通过SPI口读出的测量电压有效值寄存器的值为Datau。此时，如实际电压有效值Ur，测量电压有效值为Urms=DataU× / ，由于：

Ugain=(Ur/Urms)-1

因此，如果（Ugain≥0）,则Ugain=INT[Ugain× ]

否则Ugain0,则Ugain=INT[ +Ugain× ], 式中，INT表示取结果的整数部分。

（4）互感器参数选择

选用的电流互感器规格为5A/2.5mA，精度是0.05级，负载阻抗为40Ω，电压互感器规格选择电流型电压互感器2mA/2mA，在其前端通过110K功率电阻把220v电压信号转变成2mA电流信号，负载电阻为250Ω。这样在输入额定电流、额定电压时，其电流、电压差动输入电压的有效值分别为0.1V和0.5V左右，可满足ATT7022B的要求。

（5）特点

ATT7022B能够提供的计量参数除瞬时有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、功率因数、相位、电压有效值、电流有效值、瞬时合相电流值、线电压频率值、四象限无功、正向和反向有功电能外，还包括缺相、相序错误和反向有功指示等状态信息，非常适用于三相电路中各种电参数的测量。

2.2、软件部分

　　对于MSP430单片机，由TI 公司自带的嵌入式软件开发平台IAR EMBEDDED WORKBENCH。该软件可对开发系统进行在线调试，带有C 编译器，可采用高效、便捷、通用的C语言编程。

通过MSP430F449的P4.2―P4.5端口对ATT7022B芯片进行同步数据传递，其中P4.2用于CS，P4.3端口用于 DI，P4.4用于DO，P4.5 用于SCK，程序流程图如下图3所示。

SPI通信一般分为硬件SPI通信和软件SPI通信。如果本系统选用硬件SPI通信，就需要在程序中把P4.2-P4.5 四个口定义成同步串行通信口，P4.3 利用TXBUF 发送数据，P4.4利用RXBUF接受数据，P4.5提供同步CLK信号。如果定义同步发送与接受数据位数是8位的话，这样利用TXBUF发送8位的地址数据一次就完成，与普通的数据发送没有什么区别，但是利用RXBUF接受24位的寄存器数据，需要连续接受三次。通过实际调试发现，这种通信方式对时序要求极为严格，使用起来较麻烦。

在本系统中，改用了软件SPI通信，使用I/O口模拟硬件SPI通信，通过程序控制P4.5 产生高低电平，通过P4.3输出8位的地址数据，在8个CLK脉冲信号下就可以完成，然后紧接着通过P4.4 接受24位的寄存器数据，在24个CLK脉冲信号下就可以完成。这种通信方式使用起来操作性较强，简易实用。