AD转换器CS5550与单片机的接口程序设计

第ｌ８卷Ｖ０１．１８　第１期　Ｎｏ．１　电子设计工程　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１０年１月　Ｊａｎ．２０１０　Ａ／Ｄ转换器ＣＳ５５５０与单片机的接口程序设计　辛晓宁．吴子旭　（沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１７８）　摘要：分析双通道低成本Ａ，Ｄ转换器ＣＳ５５５０的接口特点．以ＡＴｍｅｇａ１６单片机为例设计ＣＳ５５５０与单片机的接口电　路。经过对ＡＴｍｅｇａｌ６单片机ＳＰＩ口的分析，详细讨论使用硬件ＳＰＩ接口和软件模拟ＳＰＩ两种方式的程序设计，并给　出相应的软件流程图．　最后对ＣＳ５５５０的两种接口方式进行比较。　关键词：模数转换器；ＣＳ５５５０；单片机；接口程序　中图分类号：ＴＰ３１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１０）０ｌ一００４９—０３　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａ／Ｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ＣＳ５５５０　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＸＩＮ　Ｘｉａｏ—ｎｉｎｇ．ＷＵ　Ｚｉ—ｘｕ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆｌｎＪｂｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｉｅｎｅｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆ　ｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０１７８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｗｏ—ｃｈａｎｎｅｌｓ，ｔｗｏ—ｃｏｓｔ　Ａ／Ｄ　ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ　ＣＳ５５５０　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｕｓｉｎｇ　ＡＴｍｅｇａｌ６　ｍｉｃｒｏｃｏｎ—　ｔｒｏｌｌｅｒ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ＣＳ５５５０　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ＳＰＩ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ＡＴｍｅｇａ１６，ｈａｒｄｗａｒｅ　ＳＰＩ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ—ｅｍｕｌａｔｅｄ　ＳＰＩ　ａｒｅ　ｆｕｌｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｓ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｅ—　ｓｉｇｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｆｌｏｗｃｈａ￣ｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｍｏｄｅｓ　ｏｆ　ＣＳ５５５０　ａｒｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａ／Ｄ　ｃｏｎｖｅａｅｒ；ＣＳ５５５０；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　现代智能化仪器仪表中Ａ／Ｄ转换器和单片机是重要组成　部分。串行Ａ／Ｄ转换器的串口信号线数目较少，存数据采样速　率较低的系统中有利于降低硬件问连线的复杂度．节省单片　户可使用单片机所提供的ＳＰＩ接口与ＣＳ５５５０直接连接。这里　以ＡＴｍｅｇａ１６单片机为例讨论使用单片机的ＳＰＩ接口实现读　写ＣＳ５５５０的操作　２．１　ＡＴｍｅｇａｌ６的ＳＰＩ接口及其与Ｃ￥５５５０的连接　ＡＴｍｅｇａｌ６单片机内部的ＳＰＩ接口可完成全双工、３线同　机的接口资源。在ＣＳ５５５０的性能特点及其片上串行接口的　基础上，给出ＣＳ５５５０与单片机的接口程序设计方案。　１　ＣＳ５５５０的主要性能及接口特点ｆ１】　ＣＳ５５５０是Ｃｉｒｒｕｓ　Ｌｏｇｉｃ公司推ｍ的一款双通道低成本　步数据传输。它支持主／从机操作模式，作为主机时具有倍速　模式（Ｃ　２）；具有写碰撞标志检测、传输结束中断标志、７种　可编程的比特率，并可设置ＬＳＢ或ＭＳＢ首先发送１６１。在实际　△一∑型Ａ／Ｄ转换器，内部集成有２个△一　Ａ／Ｄ转换器、２个　放大器、１个串行接口以及１个温漂为２５　ｐｐｍ／￣Ｃ的２．５　Ｖ参　考电压源。ＣＳ５５５０在两个通道上都具有２４位寄存器，其中　使用该ＳＰＩ接口时，需要将ＭＯＳＩ（主机输出从机输入）、ＭＩＳＯ　（主机输入从机输　）、ＳＣＫ（串行时钟）、丽（从机选择）引脚依　次与ＣＳ５５５０的ＳＤＩ、ＳＤＯ、ＳＣＬＫ、　引脚相连，如图１所示。　通道１具有ｌ３位有效位．通道２具有１Ｏ位有效位　。　ＣＳ５５５０片上集成有１个双向数字串行接口．包括　（片　选信号）、ＳＤＩ（数据输入）、ＳＤＯ（数据输　）和ＳＣＬＫ（串行时　钟）４条控制线。该串口与标准ＳＰＩ接口协议兼容，可与带有　ＳＰＩ接口的单片机传输数据。另外，ＣＳ５５５０还有一个中断输　出引脚丽．可通过配嚣其屏蔽寄存器（Ｍａｓｋ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）来设　输　入　信　了　定中断，并可通过软件修改配置寄存器中的“ＩＭＯＤＥ　ＩＩＮＶ”位　来决定中断的产生方式（高／低电平或上升，下降沿有效）。　２单片机的ＳＰＩ接口与ＣＳ５５５０连接　ＳＰＩ接口是由Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司最先推出的，目前很多型号的　单片机都集成有ＳＰＩ接口，如ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴｍｅｇａ８１　１、ＰＩＣ　公司的ＰＩＣＩ６Ｆ８７７ｓｆ、Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ公司的ＡＤｕＣ８ｌ２ｌ　５ｌ等。用　收稿日期：２００９—０ｌ一０４　稿件编号：２００９０１００７　４９－　图１　ＡＴｍｅｇａｌ６的ＳＰＩ接１３与ＣＳ５５５０连接电路　作者简介：辛晓宁（１９６５一），男，辽宁沈阳人，博士，教授。研究方向：片上系统及嵌入式软硬件设计。　－

《电子设计工程）２０１０年第１期　ＡＴｍｅｇａｌ６单片机ｒ｝１与ＳＰＩ接口相关的寄存器有３个：　ＳＰＣＲ（ＳＰＩ控制寄存器）、ＳＰＳＲ（ＳＰＩ状态寄存器）、ＳＰＤＲ（ＳＰＩ　３使用软件模拟ＳＰＩ接口　在实际应用中，可能会出现所选用的单片机没有集成　ＳＰＩ接口或是ＳＰＩ接口被其他功能所占用而又仍然需要使用　ＳＰＩ协议与外围器件通信的情况，这时就必须采用软件模拟　的方式来实现ＳＰＩ通信。一般来说，可以使用单片机的任何４　个Ｉ／Ｏ接口与ＣＳ５５５０连接。但为便于与前一种方法（使用硬　数据寄存器）。其ｌ１１，ＳＰＣＲ奇存器设覆ＳＰＩ接口的ｌｆ１断、数据　ｍ贝宁、主／从模式及串行时钟的榭荚特性；而ＳＰＳＲ奇存器中包　括有ＳＰＩ中断标志位（ＳＰＩＦ）、巧碰撞标志位和倍速模式选择　位．ＳＰｓＲ　ｆ１的ＳＰＩＦ似将在ＳＰＩ接Ｅｌ串行数据发送完成时置　“ｌ”，抒此时刚户已他能ＳＰＩ接口巾断且全局中断被打开，则　会产生ＳＰＩ接口中断．．应该指｝ｆ』的足．在ＳＰＩ接口数据接收完　成时该ＳＰＩＦ位不会被置“１”，即没有接收结束标志位　串行　件ＳＰＩ接口）进行比较，这罩仍采用图ｌ所示的电路连接方　式．．在编写ＳＰＩ接口程序前，要对使用到的Ｉ／Ｏ端口进行配置：　ＰＢ５为输出（ＭＯＳＩ），ＰＢ６为输入（ＭＩＳＯ），ＰＢ７为输出（ＳＣＫ），　时钟的产生ｍ硬件『１动完成：每、』，有新数据写入ＳＰＤＲ寄存　器中，ＳＰＩ接【ｌＩ会“动产生ＳＣＫ信号将ＳＰＤＲ中的数据发送　去，同时将读取的数据存入ＳＰＤＲ的缓冲寄存器中。　２．２软件设计　ＰＢ４为输出（　）。其中ＰＢ７端口初值为…０’，ＰＢ４端口初值为　“　。为了模拟ＳＰＩ数据寄存器，这里定义３个ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ＳＰＩ　ｔｒａｎｓｍｉｔ＿ｂｕｆｆｅｒ、ＳＰＩ—ｒｅｃｅｉｖｅ—ｂｕｆｆｅｒ和ｔｒａｎｓ－　型变量对ＣＳ５５５０的所有操作都是通过读写ＡＴｍｅｇａ１６单片机　的内部奇存器米完成的　往使川单片机的ＳＰＩ接口之前，要　对其进行初始化　这咀采川套询方式来发送数据，故将ＳＰＣＲ　ｍｉｔ　ｃｏｕｎｔｅｒ分别用来存放需要发送的数据、接收到的数据和　已发送数据的位数。每一位数据的发送接收必须严格按照　ＣＳ５５５０数据手册上的时序要求来编写，否则会造成数据传输　错误。ＣＳ５５５０的读写时序如同３所示。　中的最高位ＳＰＩＥ置“０”，禁止ｒｆＩ断　、使能ＳＰＩ接Ｅｌ（ＳＰＥ＝Ｉ）。　Ｉ？＝＝ｌ　ＣＳ５５５０的数掂传输为ＭＳＢ片；Ｉ己发送，放使ＤＯＲＤ＝０。将　Ａ　Ｆｍｅｇａｌ６选择为主机模式（ＭＳＴＲ＝１）。选择ＳＰ１＿Ｉ二作模式０　（ＣＰＯＩ　０，ＣＰＨＡ＝０）　配　串行时钟设置为单片机品振频率　的１／１６（ＳＰＲＩ：０，ＳＰＲ０＝１）　、综合以上对ＳＰＣＲ各位的分析，应　配置ＳＰＣＲ＝０ｘ５ｌ。另外还要对ＳＰＩ接口相应的引脚方向进行　配置：定义ＭＯＳＩ为输出、ＭＩＳＯ为输入（ＳＰＩ主机模式下由硬　ｓＤ　蚍Ｋ　ｃ０　——————　＝＝［］［］［工疆　件　动配置为输入），ＳＣＬＫ为输ｍ、荫为输ｍ　ＳＰＩ接Ｅｌ初始　化后就可以与ＣＳ５５５０通信。　ｌ几厂－、，＿、厂＿＼　，＿＼厂、　，－、厂、ｎ　Ｓ；＇ＮＣ０　厂、ｎ　ｓ。Ｉ　｝｝１于直接采用单片机的ＳＰＩ接口渎写ＣＳ５５５０，字节巾每　一（２）读ＳＤＯ时序　位的发送，接收均【｝１钡件完成，这样呵简化控制和数据采集　３　ＣＳ５５５０的基本读写时序　程序：向ＣＳ５５５０发送命令字节时只需将其　接写入ＳＰＤＲ　从　３及其数据手册巾的相关说明可知．ＣＳ５５５０读取　寄存器即可：ｉｆｌＴ读取返回数据时只需渎取ＳＰＤＲ寄存器即　可。为使ＳＰＩ通信能够可　、稳定地运行，这里有两个问题需　要注意：一个问题是彳Ｆ向ＳＰＤＲ寄存器写数据之前，应首先　询ＳＰＳＲ寄存器中的ＳＰＩＦ位，以确保发送【ｌ１的数据不会被　新写入的数据所破坏　ｊＨ　Ｃ讲青编写程序时可以使用类似的　“ＳＤＩ线上的命令发生在ＳＣＫ的上升沿，而其会在ＳＣＫ下降沿　发生后２０　ｎｓ（典型值）之内将下一位数据发送到ＳＤＯ线上。根　据以上分析．可以得到图４所示的ＳＰＩ接口函数编写流程。　ｗｈｉｌｅ（！ＳＰＳＲ＿　ＳＰＩＦ）；”的形式等　待数据发送结束：　另一个问题是．　由于ＡＴｍｅｇａ１６　单片机的ＳＰＩ接　口无接收结束标　志位，存读取　ＳＰＤＲ奇存器之　应插入延时程　序以确保读回数　据的完整性和准　确性　。该程序流　程如罔２所示　．　－图２使用ＡＴｍｅｇａ１６硬件ＳＰＩ接Ｌ＝Ｉ程序流程　图４软件模拟ＳＰＩ的函数编写流程　５０——　

辛晓宁，等　Ａ／Ｄ转换器ＣＳ５５５０与单片机的接口程序设计　若仍以实现ＣＳ５５５０单次转换、单片机读取其数据寄存　参考文献：　器为例，则ＣＳ５５５０的采集函数编写流程图与第３部分中的　【１］Ｃｉｒｒｕｓ　Ｌｏｇｉｃ，Ｉｎｃ．ＣＳ５５５０　Ｄａｔａｓｈｅｅｔ【ＥＢ／ＯＬＩ．２００８．ｈｔｔｐ：／／　图２相同，只需要利用这个软件模拟的ＳＰＩ接口函数替换前　ｗｗｗ．ｃｉｒｒｕｓ．ｃｏｍ／ｅｎ／ｐｕｂｓ／ｐｒｏＤａｔａｓｈｅｅｔ／ＣＳ５５５ｏ＿ＦＩ．ｐｄｆ．　面流程中对ＳＰＤＲ寄存器的读写即可。　ｆ２】于焱．△一∑型Ａ／Ｄ转换芯片ＣＳ５５５０在称重系统中的应　４硬件设计与软件模拟ＳＰＩ接口的比较　用【Ｊ】．计测技术，２００８（３）：５７—５９．　【３】Ａｔｍｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ａｔｍｅｇａ８（Ｌ）ｄａｔａｓｈｅｅｔ【ＥＢ／ＯＬ】．２００８．ｈｔｔｐ：　从上述讨论看ｍ，硬件ＳＰＩ接口的丁作独立于ＣＰＵ内　／／ｗｗｗ．ａｔｍｅ１．ｃｏｍ／ｄｙｎ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｐｒｏｄ＿ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｄｏｃ２４８６．ｐｄ￡　核，这使得ＳＰＩ数据的收发与ＣＰＵ内核运算并行执行。提高　【４】Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＰＩＣ　１　６Ｆ８７７　ｄａｔａｓｈｅｅｔ【ＥＢ／ＯＥ１．２００８．　单片机的Ｔ作效率。由于数据的收发完全由硬件完成．软件　ｈｔｔｐ：／／ｗｗ１．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｅｎ／ＤｅｖｉｃｅＤｏｃ／３０２９２ｃ．　的编写不涉及具体收发细节，程序简单、速度快。而采用软件　ｐｄｆ．　模拟实现ＳＰＩ接口的方法则具有端口定义灵活、使用方便的　【５】Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．ＡＤｕＣ８　１　２　ｄａｔａｓｈｅｅｔ【ＥＢ／ＯＥ１．２００８．ｈｔｔｐ：／／　特点。可以在不增加硬件成本的情况下，给不含ＳＰＩ接口的　ＷＷＷ．ａｎａｌｏｇ．ｃｏｒｎ／ｓｔａｔｉｃ／ｉｍｐｏｒｔｅｄ－ｆｉｌｅｓ／ｄａｔａ＿ｓｈｅｅｔｓ／ＡＤＵＣ８１２．　单片机增加ＳＰＩ通信功能。但软件模拟ＳＰＩ需要占用ＣＰＵ处　ｐｄｆ．　理时间，故一般只在通信数据量不太大的情况下使用。　【６】Ａｔｍｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ａｔｍｅｇａ１　６　Ｄａｔａｓｈｅｅｔ【ＥＢ／ＯＬ】．２００８．ｈｔｔｐ：　５结束语　／／ｗｗｗ．ａｔｍｅ１．ｅｏｍ／ｄｙｎ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｐｒｏｄ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｄｏｅ８１５４．ｐｄｆ．　【７】杨俊春，孙坤，赵国良．ＡＶＲ单片机中的ＳＰＩ接口［Ｊ］．应　模数转换器和单片机在智能化仪表的应用广泛．本文讨　用科技，２００５，３２（２），４３－４６．　论的ＣＳ５５５０与单片机的两种接口方式具有普遍意义．对其　［８】王红亮，杨晓．ＡＶＲ单片机与串行ＭＤ的ＳＰＩ接口设计　他类似的设计提供参考。目前，以上两种方法均已被应用到　［Ｊ］．电测与仪表，２００８，４５（９）：４５－４８．　某基于ＣＳ５５５０的丁业测温仪表中，取得较好效果。　夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・＜：＞・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・专・夺・夺・专・　・夺・夺・寺・　低成本半瓦ＬＥＤ驱动器系列　英飞凌科技股份公司推出新的低成本线性ＬＥＤ驱动器系列．进一步壮大其高能效照明ＩＣ产品的阵容。推出的ＢＣＲ３２０和　ＢＣＲ４２０产品系列满足市场对节能环保发光二极管（ＬＥＤ）照明解决方案的急剧增长的需求。额定电流为１５０～２００　ｍＡ的ＬＥＤ　驱动器经过专门设计适用于驱动０．５　Ｗ　ＬＥＤ，具备负温度系数，可延长ＬＥＤ的使用寿命．同时具备一个脉宽调制（ＰＷＭ）信号的　数字接口，实现亮度调节。　不久前刚刚问世了能效更高的０．５Ｗ　ＬＥＤ，英飞凌的０．５　Ｗ　ＬＥＤ驱动有望得到更广泛的应用。然而，目前用于实现ＬＥＤ电　流偏置的电阻器解决方案有巨大的缺陷，例如不均匀的光输出，以及ＬＥＤ使用寿命缩短等。另外，开关模式驱动器无法满足半　瓦ＬＥＤ产品的价位要求，并且增加了组件数量和提高了驱动电路的复杂性。　全新推出的ＢＣＲ３２０和ＢＣＲ４２０　ＬＥＤ驱动器经过专门设计克服了所有这些不足．为半瓦ＬＥＤ产品提供了一个成本极低、　外形小巧和简单易用的解决方案。　采用这两种器件进行产品设计，可避免使用电感器、电容器和续流二极管，因而可降低成本，大幅缩小占板空间。无需使用　电解电容器还可延长ＬＥＤ产品的使用寿命　ＢＣＲ３２０产品经过专门设计，峰值输出电流高达３００　ｍＡ。为实现连续运行，建议最大标称电流为２５０　ｍＡ。尽管这种器件的　内部击穿电压的典型值为２０　Ｖ，但它的工作电压可达２４　Ｖ或者更高，因为它是与ＬＥＤ串联的。　ＢＣＲ４２０系列具备更高的内部击穿电压和较低的输出电流　其内部击穿电压的典型值为５Ｏ　Ｖ，标准输出电流为１５０　ｍＡ。　该系列ＬＥＤ驱动器适用的应用与ＢＣＲ３２０类似，最大驱动电流为１５０　ｍＡ。此外，该系列器件目前正在申请ＡＥＣＱ　１０１认证，旨　在获得应用于汽车产品的资格。ＢＣＲ４２０和ＢＣＲ４２１都采用ＳＣ一７４封装。ＢＣＲ４２１型号配备一个微控制器接口，用于亮度调节。　咨询编号：２０１００１　１０５　恩智浦宣布支持２１：９影院级显示屏　恩智浦半导体宣布，其ＴＶ５５０平台现在可以直接支持刷新率为６０　Ｈｚ的２１：９显示面板。恩智浦ＴＶ５５０是一种全球性数字　电视平台，在单一芯片上搭栽了恩智浦独有的运动精确图像处理（ＭＡＰＰ２）技术。ＴＶ５５０可为中档电视机带来画质卓越的高清　电视及互联网内容。恩智浦ＴＶ５５０利用功效卓越的４５纳米片上系统。可支持在电视上运行ＤＶＢ．Ｔ、ＭＰＥ　．２６４解码、ＨＤＭＩ　接收、数字标清和高清内容解码、ＣＩ＋安全认证以及互联网连接等重要功能。恩智浦已经推出ＴＶ５５０参考设计，这有助于制造　商加快开发速度，并显著降低宽屏电视的材料成本。　咨询编号：２０１００１１０６　－５１—．