电能计量芯片ATT7022B的通信研究与实现

　　引言

　　电子电能表市场需求稳中有升，这些年来电子电能表一直在围绕用户需求进行创新，为用户提供越来越多的附加值。电子电能表的创新也带动了相应电能计量芯片的发展，电能计量芯片得到越来越多的应用。珠海炬力公司的ATT7022B是一款高精度三相电能专用计量芯片,通过ATT7022B提供的同步串行SPI接口可以输出三相多功能电表所需的各项电能参数，被广泛用于三相三线和三相四线的多功能电能表的设计中。SPI接口技术是一种高速、高效率的串行接口技术，但它规定通信的双方必须工作在相同的时序模式下，而ATT7022B的SPI接口只能工作在一种时序模式下，其应用范围受到了很大的限制。文中将以ATT7022B与ARM7系列中的EP7312实现通信的方案为例，给出在两个同步串行接口时序不匹配的情况下，以一种软件模拟的方法实现通信的方案。

　　1、SPI接口技术简介

　　SPI是由美国摩托罗拉公司最先推出的一种同步串行传输规范，也是一种单片机外设芯片串行扩展接口。SPI接口可以用全双工方式同时发送和接收8位数据，它共使用了4条引脚。这4条引脚分别规定为：主器件输入/从器件输出线(MISO)、主器件输出/从器件输入线(MOSI)、同步串行时钟线(SCK)、从机方式选择线( )。SPI通信包括一个主器件和一个从器件。主器件产生和输出同步串行时钟信号，可以由用户软件选择确定时钟脉冲的速率、相位和空闲状态电平。图1描述了4种输出时钟的时序模式。从图中可以看出：①主器件和从器件必须在相同的时序中工作;②SCK信号在空闲期间，既可以停留在低电平上，也可以停留在高电平上;③发送数据的一方总是在每个SCK时钟的前半个周期送出数据;④接收数据的一方总是在每个SCK时钟信号的中心跳变沿上，采样数据和锁存数据[1]。

图1 数据时钟时序图

　　2、ATT7022B与EP7312的通信设计实现

　　2.1 ATT7022B与EP7312实现通信的方法研究

　　ATT7022B内部集成了一个SPI串行通信接口，采用从属方式工作。对ATT7022B进行一次通信，需要先写入8位的命令字，然后通过SPI接口读出或者写入24位数据，数据传输格式都是MSB在前，LSB在后，一次完整的传输过程中，CS停留在低电平[2]。

　　EP7312是一种高度集成的ARM微处理器芯片，广泛应用于嵌入式领域。EP7312提供的同步串行接口SSI1可用于SPI接口，并能作为主器件。SSI1接口不需要复杂的初始化过程就可以直接与外部设备相连，所以选用SSI1接口作为与ATT7022B通信的接口。

　　由芯片资料[3]可知，EP7312的SSI1接口提供的输出时钟只有模式1和模式2两种时序(如图1)，而ATT7022B只能工作在模式3的时序下(如图1)。要解决两者时序不匹配的问题，常用以下两种方式：