一种多路同步数据采集系统的设计

图5 CS5451A一帧数据输出图

　　4 中断服务子程序的设计

　　CPU读采样数据是在中断服务子程序中设计的，在中断程序中读走采样值数据，并判断通道号是否对应。软件流程如图6所示。

图6 软件流程图

　　5 结论

　　本文利用CS5451A设计一个通用的多路数据采集系统，利用XILINX SPARTAN3E系列FPGA芯片实现异步FIFO和采样数据串并转换模块的设计，CPU不用直接用SPI控制器接收CS5451A芯片输出的串行格式的数据，只需要把ADC输出的串行数据通过串并转换模块存入FIFO缓冲区，并产生一个中断信号，在CPU的中断子程序中读出采样数据。该方案已经在低压继电保护装置中得到了应用，通过试验本系统的数据采集精度可以达到0.2级。调试中发现，在进行PCB设计时，要注意以下几点：

　　1）模拟部分电路（差分输入以及参考电源部分）和数字部分（XIN、FSO、SDO、SCLK信号）应完全分开在不同的区域里。

　　2）良好的去耦对抑制CS5451A产生的噪声很重要，去耦电容一般为0.1 μF，且放到电源输入引脚尽可能近的地方，以达到良好的去耦效果。

　　3）如果系统要求工作在-40～+85℃的温度范围内，要求采样精度达到0.2级，必须使用外部高精度的参考电源。