CS5460A使用说明

CS5460A使用说明 1 CS5460A的使用说明 CS5460A提供 SPI串行通信接口和一系列寄存器，MCU可以通过 SPI接口读写这些寄存器，以实现 对 CS5460A的控制和从 CS5460A读取指定的数据。CS5460A的寄存器主要分为三类：控制寄存器、数 据寄存器和校准寄存器，这些寄存器的说明请参见 CS5460A的数据手册。以下将说明怎样读写这些寄存 器来完成对 CS5460A的控制和读写操作。 一、 CS5460A的控制命令字和控制寄存器 1、控制命令字 CS5460A包含一系列控制命令，对 CS5460A写入指定的控制字，即可完成相应的操作。这些控 制命令包括： （1）、启动转换命令（Oxe8） 只要对 CS5460A写 OXE8 控制命令，CS5460A即开始进行 AD转换，并输出计算结果，这 个命令一般在 CS5460A复位操作完成后输入，以使 CS5460A进入正常工作状态。 （2）、同步命令 0（OXFE）及同步命令 1（OXFF） 这两个命令主要用在一连串的读写命令之前，复位串行通信接口。 （3）Power_up/Halt Control(OXAO) 这个命令主要用在系统校准之前，以中断 CS5460A正在执行的操作，而执行系统校准命令。 （4）系统校准命令字 这个命令完成指定的某项系统校准。V、I、R、G、O的说明如下： VI : 00-不允许出现 00 01- 电流通道选择 10-电压通道选择 11-电压电流通道同时选择 R: 0-DC校准 1-AC校准 G: 0-正常操作 1-执行增益校准 O: 0-正常操作 1-执行偏置校准 2、控制寄存器 （1）、Config Register(OX00) Default:=0x000001 1 1 0 V I R G O PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 GI EWA PH1 PH0 SI1 SI0 EOD DL1 DL0 RS VHPF IHPF ICPU K3 K2 K1 K0 CS5460A使用说明 2 K[3:0]： 指示将主频 MCLK分频作为 CS5460A内部时钟 DCLK：有效值分别为 1、2、4。 0001：DCLK=MCLK/1 0010：DCLK=MCLK/2 0100：DCLK=MCLK/4 IHPF： 电流通道高通滤波器控制位 0=禁止高通滤波器，1=使用所有的滤波器 VHPF： 电压通道高通滤波器控制位 0=禁止高通滤波器，1=使用所有的滤波器 RS： CS5460A复位控制位，当 RS=1，CS5460A复位，复位周期至少 10 个机器周期 DCO： 当 EOD=1，EDIR 作为通用输出口，其输出电平由 DC0决定。 DC1： 当 EOD=1，EOUT 作为通用输出口，其输出电平由 DC1决定。 EOD： EOUT，EDIR 允许控制位。 0：允许 EOUT/EDIR 输出（DEFAULT） 1：用户定义的控制输出端 SI[1：0]： 中断信号输出控制 00：低电平有效（DEFAULT）。 01：高电平有效。 10：下降沿有效。 11：上升沿有效。 EWA： 允许多片 CS5460A的 EOUT 和 EDIR 连接在一起（DEFAULT=0）。 GI： 电流增益控制 0=增益为 10； 1=增益为 50； PC[6：0]： 相位补偿，CS5460A 没有自动相位补偿功能，通过调整 PC[6：0]值可以实现-2.8 度到+2.8度的相位补偿。 （2）CYCLE COUNT REGISTER（0X05） 这个寄存器的值决定每秒钟完成计算的次数，其计算方法请参见后面的例子。 （3）、PULSE RATE REGISTER（0X06） 这个寄存器的值决定在某一功率时 CS5460A每秒钟输出的脉冲数。其值的设置请参见后面的计 算方法。 （4）、STATUS REGISTER 状态寄存器指示 CS5460A的状态，在正常操作模式下，写一个“1”到任一 bit 都会使该 bit 位 Bit23 bit22 bit0 Bit18 bit17 bit-5 DRDY EOUT EDIR CRDY MATH RES IOR VOR PWOR IROR VROR EOR EOOR RES ID3 ID2 ID1 ID0 WDT VOD IOD LSD O /IC CS5460A使用说明 3 置 0，写 0 将保持该寄存器原态，利用这个特征，用户将读回的值重新写回到该寄存器，即可清掉置 1 的位。 /IC： 数据无效指示。读状态寄存器时判断该位可以确定该寄存器的值是否有效。 LSD： 低电压指示，当 PFMON相对于 VA-电平值低于 2.5V时，该位置 1。 IOD： 电流超界指示位，当输入电流值大于指定的满度电流时，该位置 1。 VOD： 电压超界指示位，当输入电压值大于指定的满度电压时，该位置 1。 WDT： 看门狗标识位，当 MCLK=4.096MHZ，K=1时，如果超过五秒钟没有读能量寄存器， 该位置 1。 ID[3：0] 版本标识。 EOR： 当计算出的能量值太大或太小超出范围时，该位置 1。 EOOR： 当 EOUT 设置的输出频率太小，而在测量低能耗时，该位置一会指示 EOUT 输出 超界。 VROR： 电压超界。 IROR： 电流超界。 PWOR： 功率校准超界。 VOR： 电压校准超界。 IOR： 电流校准超界。 MATH： 计算错误（譬如被 0 除）。 CRDY： 转换完成。 EDIR： 当累加能量小于 0 时该位置 1。 EOUT： EOUT 输出超界。 DRDY： 数据准备好或控制操作完成。 （5）、CONTROL REGISTER（0X1C） STOP： 1=结束 EEPROM BOOT模式。 RES： 保留。 MECH： 加宽 EOUT 和 EDIR 的输出脉宽。 INTL： 设置/INT 引脚为开漏方式。 SYNC： 使 CS5460A内部 AD转换脉冲与转换命令同步。 NOOSC： 停止振荡器振荡。 STEP： 允许 EOUT 和 EDIR 输出作为步进马达驱动信号。 二、CS5460A的设置和启动 步骤： a) 复位 CS5460A，对 CS5460A的复位脚发复位脉冲，脉宽不少于 10MS。 b) 写同步控制命令字。 c) 从外部存储器读原来保存的校准值，并将读出的值写入相应的校准寄存器。 d) 写控制寄存器，设置各寄存器参数。 e) 清状态寄存器。 RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES STOP RES MECH RES INTL SYNC NCPU NOSC STEP CS5460A使用说明 4 f) 起动 CS5460A开始转换。 g) 读 CS5460A的 AD 转换值或计算结果。 以下程序将完成 CS5460A的设置和启动： reset_5460=0; //reset_5460为 CS5460A的复位脚 Delay_10MS(); reset_5460=1; //复位 CS5460A buf[0]=0xff; //SYNC1 buf[1]=0xff; //SYNC1 buf[2]=0xff; //SYNC1 buf[3]=0xfe; //SYNC0 Write_CS5460A(buf,4); //写 3 个同步命令 1 之后再写 1 个同步命令 0 buf[0]=0x40; //写配置寄存器 buf[1]=0x01; //GI=1，电流通道增益=50 buf[2]=0x00; buf[3]=0x01; //DCLK=MCLK/1 Read_Memory(&temp,phase_addr,1); if(temp==0xA5) { Read_Memory(&temp,phase_addr+1,1); buf5460[1]=temp; } //假如已经执行过相位补偿，设置相位补偿值，否则设置相位补偿值为 0 Write_CS5460A(buf,4); //EEPROM 保存校准的电流/电压校准值。 //假如指定地址单元等于 OXA5，则接下来的 3BYTES即是校准值。 Load_Rom_To_5460(0x10,0x42);//写直流电流偏置校准寄存器 Load_Rom_To_5460(0x20,0x46);//写直流电压偏置校准寄存器 Load_Rom_To_5460(0x30,0x44);//写电流增益校准寄存器 Load_Rom_To_5460(0x40,0x48);//写电压增益校准寄存器 Load_Rom_To_5460(0x50,0x60);//写交流电流偏置校准寄存器 Load_Rom_To_5460(0x60,0x62);//写交流电压偏置校准寄存器 buf[0]=0x5e; buf[1]=0xff; buf[2]=0xff; buf[3]=0xff; Write_CS5460A(buf,4); //清状态寄存器 buf[0]=0x74; buf[1]=0x00; buf[2]=0x00; buf[3]=0x00; Write_CS5460A(buf,4); //写中断屏蔽寄存器，缺省值 buf[0]=0x78; buf[1]=0x00; buf[2]=0x00; buf[3]=0x00; //缺省值 CS5460A使用说明 5 Write_CS5460A(buf,4); //写控制寄存器 buf[0]=0x4c; buf[1]=0x00; buf[2]=0x34; buf[3]=0x9C; Write_CS5460A(buf,4); //写 EOUT 脉冲输出寄存器 buf[0]=0x4A; buf[1]=0x00; buf[2]=0x01; //每秒钟计算 10 次，N=400 buf[3]=0x90; Write_CS5460A(buf,4); //写 CYCLE COUNT 寄存器 Read_CS5460A(0x1e,buf); //读状态寄存器 Buf[3]=buf[2]; Buf[2]=buf[1]; Buf[1]=buf[0]; Buf[0]=0X5E; Write_CS5460A(buf,4); //写状态寄存器 Buf[0]=0xe8; Write_CS5460A(buf,1); //启动 CS5460A 三、CS5460A设置参数的计算 （1）、PULSE RATE REGISTER设置参数的计算 下图是 CS5460A单相两线的输入接线： 假如输入电压为 250V，负载电流为 20A 时，Vvsm=250MV,Vism=250MV,此时达到 CS5460A 的满度值，又假如电流通道的增益为 10，则 Vvom=150mv,Viom=150mv。由此可以计算出两个重要 的参数 Kv，Ki： CS5460A使用说明 6 Kv=150mv/250v=0.0006 Ki=150mv/20A=0.00750hm 假如在电压为 220V，电流为 15A 时，EOUT 每秒钟输出的脉冲数 IR=100，则 PULSE RATE REGISTOR 须设置的参数 PR可以由下式算出： Vvom=Kv*220V=132mv Viom=Ki*15A=112.5mv PulseRate=IR=PR*Vvom/250mv*Viom/250mv PR=IR*250mv*250mv/Vvom/Viom PR=100*250*250/132/112.5 PR=420.875 由于 PULSE RATE REGISTER的低五位 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示小数，故 PR的值须左移五位： PR=420.875*32=0X00349C 将 PR的值写入 PULSE RATE REGISTER即可。 （2）、YCLE COUNT REGISTER 这个寄存器的参数可以由以下公式计算： times=(mclk/k)/(1024*n) times=每秒钟要求计算的次数 mclk=CS5460A晶振频率 k=由 CONFIG REIGSTER K[3：0]决定的分频次数 n=寄存器需要设置的参数 当 times=10,mclk=4.096MHZ,k=1时 n=4096*1000/1024/10=400 将 n 的值写入 CYCLE COUNT REGISTER即可完成设置。 四、CS5460A的校准 （一）、校准概述 CS5460A提供数字校准功能，用户通过写指定的值到 CS5460A校准命令寄存器即可实现不同的校 准功能。 CS5460A 有两类基本类型的校准：系统偏置校准与系统增益校准。当执行某种校准命令时，必须 输入相应的校准信号到电压电流通道的输入端。 （二）、校准寄存器 CS5460A有一系列校准寄存器，当某一校准命令执行后，相应的寄存器会保留校准产生的修正值， 用户可以读取这些校准寄存器，并将其保存在外部非易失性存储器。在系统重新上电启动时，将存储器保 存的值写入相应的校准寄予存器，不必重新执行校准步骤.这些校准寄存器包括： 1、直流电压偏置寄存器(0x03); 2、直流电流偏置寄存器(0x01); 3、电压增益寄存器(0x04); 4、电流增益寄存器(0x02); 5、交流电压偏置寄存器(0x11); 6、交流电流偏置寄存器(0x10); 例： unsigned char buf[4],*pointer; CS5460A使用说明 7 pointer=buf; pointer++; Read_AT24C02(pointer,addr,3); //从外部存器读出原来保存的校准值 buf[0]=REG; Write_CS5460A(buf,4); //将校准值写入相应的校准寄存器 （三）、校准顺序 1、在校准之前，必须使 CS5460A处于活动状态，同时使其准备接收有效命令，并清除状态 寄存器的 DRDY位。 2、将合适的校准信号加到电压电流通道的输入端。一般来说，在执行偏置校准时，应加入零 信号，在执行增益校准时应加入设定的满度信号。 3、写校准控制命令字。 4、检查状态寄存器的 DRDY位，直至置 1 之后才读相应的校准寄存器，并将其值保存在外部 非易失性存储器。 注意：当用户发送校准命令到 CS5460A 时，CS5460A 不能处在 AD 转换状态，假如 5460A 处在 AD 转换状态，用户必须发送一个 Power_halt 命令以终止 A/D 转换，之后才能发送校准命令。 以下举例说明一个完整的 CS5460A交流校准进程，其直流校准过程与之雷同： 步骤 1、输入电压电流为零，电路连接如图所示： 步骤 2、清除 DTDY，发送 Power_halt命令： void Clear_DRDY() { unsigned char buf[4]; CS5460A使用说明 8 buf[0]=0x5e; buf[1]=0xff; buf[2]=0xff; buf[3]=0xff; Write_CS5460A(buf,4); //写状态寄存器 } void Wait_DRDY_High() { unsigned char buf[4]; while(1) { Read_CS5460A(buf,0x1e); // if(buf[3]&0x80)break; //假如 DRDY=1,退出返回 } } Clear_DRDY(); buf[0]=0xa0; Write_CS5460A(buf,1); //发送 POWER_HALT命令 步骤 3、交流电流偏置校准： Clear_DRDY(); buf[0]=0xcd; Write_CS5460A(buf,1); //写校准命令寄器 Wait_DRDY_High(); //等待校准完成 Read_CS5460A(buf,0x20); //读 Iacoff寄存器 Write_AT24C01(buf,addr,len); //保存到外部 EEPROM 步骤 4、交流电压偏置校准： Clear_DRDY(); buf[0]=0xd5(); Write_CS5460A(buf,1); //写校准命令寄器 Wait_DRDY_High(); //等待校准完成 步骤 5、使输入电压电流为满度。假如设置的满度电压为 220V，满度电流为 12A，则在电压输入 端输入 AC-220V电压信号，在电流输入端输入 AC-12A电流信号。接线图如下： CS5460A使用说明 9 步骤 6、交流电流增益校准： Cear_DRDY(); buf[0]=0xce; Write_CS5460A(buf,1); //写校准命令寄器 Wait_DRDY_High(); //等待校准完成 步骤 7、交流电压增益校准 Clear_DRDY(); buf[0]=0xd6; Write_CS5460A(buf,1); //写校准命令寄器 Wait_DRDY_High(); //等待校准完成 交流校准完成。 五、相位补偿 CS5460A不提供自动相位补偿功能，相位补偿是通过设置配置寄存器来实现的。相位补偿可由以下 模块程序实现，要求在 CS5460A的负载端加入纯阻性负载，并使 CS5460A处于转换状态： Void Phase_Compensation() { unsigned char buf[4],*pointer,phase,i; unsigned long engery,max_engery; max_engery=0; for(i=0;i<128;i++) { pointer=buf; pointer++; Read_CS5460A(pointer,0x00); //读 CONFIG 寄存器 pointer[2]&=1; pointer[2]|=i<<1; buf[0]=0x40; Write_CS5460A(buf,4); //写 CONFIG 寄存器 Wait_DRDY_High(); Read_CS5460A(0x14,buf); //读能量寄存器 engery=buf[2]; CS5460A使用说明 10 engery<<=8; engery|=buf[1]; engery<<=8; engery|=buf[0]; If(engery>max_engery) { phase=I; max_engery=engery; } } pointer=buf; pointer++; Read_CS5460A(pointer,0x00); //读 CONFIG 寄存器 pointer[2]&=1; pointer[2]|=phase<<1; buf[0]=0x40; Write_CS5460A(buf,4); //写 CONFIG 寄存器 Wait_DRDY_High(); //等待校准完成 }