深入解析Cirrus Logic CDB5480U评估板：硬件与软件的完美结合

在电子工程师的日常工作中，评估板是验证和开发新设备的重要工具。今天，我们将深入探讨Cirrus Logic的CDB5480U评估板，它专为评估CS5480能量测量IC而设计，为工程师提供了一个全面且灵活的平台。

文件下载：CDB5480U-Z.pdf

硬件特性

整体概述

CDB5480U评估板由模拟和数字两个主要部分组成。模拟部分包括CS5480、无源抗混叠滤波器以及带有衰减电阻网络的高压部分；数字部分则包含C8051F342微控制器、LCD、测试开关、复位电路和USB接口。该评估板可通过USB或5V电源供电，还提供了可选的3.3V电源输入，方便直接为CS5480供电。

模拟部分

电压传感器连接

电压通道输入（VIN±）有三种输入信号选项：外部低压信号（通过螺丝端子或XLR连接）、高压线路输入或接地。通过跳线设置，可以方便地选择不同的输入信号。同时，板载的R - C网络为通道输入提供了简单的可配置抗混叠滤波器。在连接高压信号时，务必格外小心，因为高压线路输入可能带来电击风险。

电流传感器连接

电流通道（IIN1±，IIN2±）有外部信号（通过螺丝端子或XLR连接器）或接地两种输入信号选项。同样，通过跳线设置可以选择不同的输入信号，并且每个通道输入都有R - C网络作为抗混叠滤波器。为了进行校准和噪声性能测量，评估板还提供了输入短路选项。

数字部分

串口选择

与CS5480的通信通过UART或SPI两种串口选项实现。在与CS5480建立串口通信协议之前，需要先与MCU建立通信。通过设置SSEL跳线和在串口选择窗口中进行相应选择，可以确定使用的串口通信方式。

与微控制器的接口

评估板提供了接口头J17和J19，可将CDB5480U连接到外部能量注册设备或外部微控制器。其中，J19提供隔离连接，在使用高压信号时必须使用隔离连接，以避免损坏组件或发生电击事故。

数字隔离

评估板提供了两种隔离方式：仅用于UART的低速光耦合器和用于UART和SPI通信的高速数字隔离器。默认跳线设置为高速数字隔离器，通过设置不同的跳线位置可以选择不同的隔离方式。

额外设备引脚访问

CS5480的数字输出引脚DO1、DO2和DO3连接到LED，方便对数字输出进行简单的视觉检查。同时，通过跳线设置可以将MODE引脚连接到VDDA，以及将CS5480系统时钟连接到板载石英晶体或外部时钟。

电源供应选择

评估板提供了多种电源供应选项，包括通过+3.3V接线柱或板载+3.3V稳压器为CS5480提供正模拟电压（VDDA）。通过跳线设置，可以选择不同的电源来源，如+5V EXT螺丝连接器或+5V USB电源。在连接非隔离传感器到交流线路时，强烈建议将CS5480的GND参考连接到中性线，使用隔离的+3.3V电源，以防止电击和损坏。

典型传感器连接

分流功率计示例

使用CDB5480U评估板可以轻松实现低成本的电流分流配置。建议在高压情况下使用低侧（中性路径）电流分流器，并且在电源开启前确保所有信号连接良好。在这种配置下，电流通道只需一个抗混叠滤波器，并且分流电压应保持在50mVp以下。

电流互感器功率计示例

使用电流互感器（CT）连接交流电流到评估板是一种稍贵的选择。在CT应用中，需要使用负载电阻将二次电流转换为电压。了解电流互感器的匝数比是确定CS5480输入电压的关键，并且二次电压应不超过250mVp。

罗氏线圈功率计示例

罗氏线圈功率计可以轻松连接到CDB5480U评估板。如需更多信息，可以参考AN365文档。

独立电表应用

CDB5480U评估板可以作为独立功率计使用，通过连接传感器到模拟输入、为板提供电源并按下RESET开关来启用功率计功能。需要注意的是，如果GUI连接到评估板，独立功率计功能将被禁用，关闭GUI软件可以重新启用该功能。独立功率计可以显示多种测量结果，如RMS电压、RMS电流、平均有功功率等。

软件特性

安装过程

评估板附带的软件基于LabWindows®/CVI®开发，适用于Windows XP和Windows 7系统。安装过程包括访问Cirrus Logic的支持网站，下载压缩文件夹，解压并运行安装程序。安装完成后，可以从开始菜单启动GUI软件。

软件使用

在启动软件之前，需要检查评估板上的所有跳线设置，并使用提供的电缆将评估板连接到PC的USB端口。软件启动后，会显示启动窗口，包含软件标题、版本号和版权日期。通过连接菜单可以建立与评估板的USB通信，并根据跳线J16的位置选择CS5480的串口配置。

系统菜单

系统菜单提供了三个选项：设置CS5480、校准和转换。每个窗口都可以评估CS5480的不同功能和性能。

设置窗口

设置窗口可以访问CS5480的常用内部寄存器，以十六进制表示并解码，方便读取。通过刷新屏幕按钮可以更新屏幕内容，重置DUT按钮可以对CS5480进行软件重置，保存配置和加载配置按钮可以保存和恢复配置。此外，还可以设置CS5480的MCLK频率、配置寄存器、脉冲控制寄存器等。

校准窗口

校准窗口用于显示和写入CS5480的偏移和增益校准寄存器，并可以启动校准序列。可以对电压通道和电流通道进行AC/DC偏移和增益校准，建议在进行校准之前对CS5480进行软件重置，以确保校准结果的准确性。

转换窗口

转换窗口可以查看单次和连续转换的结果以及CS5480的状态，进行数据平均，并利用CS5480的节能模式。通过单次转换按钮和连续转换按钮可以进行相应的转换操作，待机模式按钮和上电按钮可以控制CS5480的电源状态。

Cirrus测试窗口

Cirrus测试窗口提供了三个选项：测试和调试、ADC数据收集和ADC数据收集到文件。

数据收集窗口

数据收集窗口可以收集CS5480的样本数据，并使用时域、FFT和直方图分析进行分析。该窗口只能在SPI模式下访问，通过配置按钮可以设置数据收集和分析参数，收集按钮可以开始收集数据，输出按钮可以将数据输出到文件或打印。

数据收集到文件窗口

数据收集到文件窗口可以将瞬时电压和电流寄存器数据收集到文件中。用户需要设置收集时间、延迟时间、选择通道和文件名，然后按下START按钮开始收集数据。

设置和测试窗口

设置和测试窗口允许用户直接访问CS5480的寄存器并发送命令。用户可以进行写、读和发送三种类型的事务，需要设置页面、地址和值来进行相应的操作。

总结

Cirrus Logic的CDB5480U评估板为工程师提供了一个强大而灵活的平台，用于评估CS5480能量测量IC的功能和性能。其丰富的硬件特性和全面的软件功能，使得工程师可以方便地进行各种测试和开发工作。在使用评估板时，务必遵循安全说明，确保操作安全。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。