基于CS5451A模数转换芯片的多路同步数据采集系统设计

一种多路同步数据采集系统的设计 本文介绍了一种使用CS5451A模数转换芯片实现多路同步数据采集的设计方案。该方案的主要特点是电路简单、成本低，能够满足继电保护或者测控装置对同步采集多路电压或者电流信号的需求。 知识点1: 多路同步数据采集的需求 在继电保护或者测控装置中，需要同步采集多路的电压或者电流信号，以便进行实时监控和分析。通常情况下，使用多路逐次逼近型ADC（如AD7656或ADS8-556）来实现多路同步数据采集。但是，这种方案采样速度高、控制简单，但是每一通道都需要基于运算放大器的抗混叠滤波器，所以实现起来成本高、占用PCB面积大。 知识点2: CS5451A模数转换芯片 CS5451A是CirrusLogie公司设计的一款高度集成的模数转换芯片，集成了6个△-∑A／D转换器、6个数字滤波器和一个与微控制器或DSP相联接的串行接口。CS5451A包括3个电压测量通道、3个电流测量通道，它们的主要区别是3个电流测量通道的运算放大器的增益是可以更改的，可以设置成1倍或者20倍，而电压通道的增益固定为1倍。 知识点3: 异步FIFO和串并转换模块 由于CS5451A芯片输出数据速率低，处理器与ADC速度严重失配会大大占用CPU的开销。因此，本文提出了一种利用XILINX可编程逻辑芯片FPGA实现异步FIFO和串并转换模块来实现采样数据的接收的方法。串并转换模块只需要接收一帧数据，存到异步FIFO后，向CPU发出一个中断信号，在中断服务子程序中CPU读走FIFO中的数据，这样可以大幅度提高CPU的利用率，系统结构简单，易于实现。 知识点4: 系统设计 本设计中，处理器选用的是飞思卡尔MPC8313处理器，主频333MHz。CS5451A的配置包括：ADC电流通道增益设置为1倍增益，最大输入范围为+20V，使用内部1.2V参考电源，时钟输入为4.096MHz。电路设计如图2所示。 本文提出了一种使用CS5451A模数转换芯片实现多路同步数据采集的设计方案，该方案电路简单、成本低，能够满足继电保护或者测控装置对同步采集多路电压或者电流信号的需求。