作 者: 遼寧工程技術大學 呂振 劉寶良 徐崇麗
1、 X9241概述
X9241是XICOR公司生產的、把4個E2POT數字電位器集成在單片的CMOS集成電路上的一種數字電位器。它包含4個電阻陣列,每個陣列包含63個電阻單元,在每個單元之間和2個端點之間都有被滑動單元訪問的抽頭點。滑動單元在陣列中的位置由用戶通過2線串行總線接口控制。每個電阻陣列與1個滑動端計數寄存器(WCR)和4個8位數據寄存器聯系在一起。這4個數據寄存器可由用戶直接寫入和讀出。WCR的內容控制滑動端在電阻陣列中的位置,其功能框圖如圖1所示。
2、 X9241工作原理
X9241支持雙向總線的定向規約,是一個從屬器件。它的高4位地址為0101(器件類型辨識符),低4位地址由A3~A0輸入端狀態決定。在SDA線上的數據只有在SCL為低期間才能改變狀態。當SCL為高時,SDA狀態的改變用來表示開始和終止條件(開始條件:SCL為高時,SDA由高至低的跳變;終止條件:SCL為高時,SDA由低至高的跳變)。送給X9241的所有命令都由開始條件引導,在其后輸出X9241從器件的地址。X9241把串行數據流與該器件的地址比較,若地址比較成功,則作出一個應答響應。送到X9241的下一個字節包括指令及寄存器指針的信息,高4位為指令,低4位用來指出4個電位器中的1個及4個輔助寄存器中的1個,其格式為:
I3 I2 I1 I0 P1 P0 R1 R0
指 令 電位器選擇 寄存器選擇
9條指令中的4條以發送指令字節作為結束。這些二字節指令在WCR與數據寄存器中的1個之間交換數據;4條指令為三字節指令,這些指令在主機與X9241之間傳輸數據(包括主機與1個數據寄存器和主機與WCR之間);還有1條指令為增加/減少指令。三類指令的指令序列及說明見圖2及表1。
X9241包括4個WCR,每個E2POT電位器各1個,WCR可以被認為是一個6位并行和串行裝載的帶有輸出譯碼的計數器,用來選擇電阻陣列的64選1的開關。WCR是一個易失性存儲器,若斷電,其內容即消失。該存儲器在上電時自動裝入R0的值,但必須注意這個值可能與斷電時WCR中的值不同。
每個電位器有4個非易失性數據寄存器。這些寄存器可以被主機直接讀出或寫入,而且數據可以在4個數據寄存器的任一個和WCR之間傳輸。任何改變這些寄存器的操作都是非易失性的操作,將花去10 ms的時間(最大)。
X9241的電阻陣列之間可以串聯。在三字節指令中,其數據字節包括用來定義滑動端位置的6位(LSB)加上高兩位:CM(串聯方式,其為0時電位器正常工作;其為1時,電位器與它相鄰的高序號的電位器串聯連接)和DW(禁止滑動端,其為0時滑動端使能;為1時滑動端被禁止,此時滑動端是電氣上隔離的并且是浮空的)。當工作于串聯方式時,被串聯的陣列的VH、VL及滑動端這三個輸出端必須在電氣上與外部連接,除了一個滑動端以外,其余的滑動端必須禁止。串聯后的電阻陣列如圖3所示。
圖4為PIC16C72與X9241的接口電路。與此對應,給出了所有X9241命令操作的程序清單。在此程序中,MAIN為一主程序。在MAIN中,將43寫入E2POT#2的WCR(即滑動端位置為#43)。然后將滑動端抽頭位置減少15個脈沖的位置,這使得被選定的WCR減少到值28(即滑動端位置為#28)。隨后發出的其它命令也都是相同的過程,清單中不再贅述。
4、程序清單:
程序清單(單片機為PIC16C72,晶振為4M):
STATUS EQU 03H ;PIC16C72內部特殊
C EQU 0 ;功能寄存器及標志位
PORTC EQU 07H
TRISC EQU 87H
COMMAND EQU 24H
ID EQU 25H ; 0 0 0 0 P1 P0 R1 R0
ADDR_BYTE EQU 26H; 0 1 0 1 A3 A2 A1 A0
DATA_BYTE EQU 27H ;CM DW D5 D4 D3 D2 D1 D0
PULSES EQU 28H ;DIR X D5 D4 D3 D2 D1 D0
CASE EQU 29H
COUNT EQU 2BH
TEMPP EQU 2CH
CLOCK MACRO ;時鐘
NOP ;LET SDA SET-UP
BSF PORTC,6 ;SCL=1
NOP
NOP
NOP
BCF STATUS,C ;0送C
BTFSC PORTC,7 ;SDA=0?
BSF STATUS,C ;NO,1送C
BCF PORTC,6 ;SCL=0
ENDM
SEND_BIT MACRO
BCF PORTC, 7 ;0送SDA
BTFSC TEMPP, 7 ;TEMPP.7=0?
BSF PORTC, 7 ;NO,1送C
CLOCK ;時鐘
ENDM
START_COND MACRO ;開始條件
BSF PORTC,7 ;SDA=1
BSF PORTC,6 ;SCL=1
NOP
NOP
NOP
NOP
BCF PORTC,7 ;SDA=0
NOP
NOP
NOP
NOP
BCF PORTC,6 ;SCL=0
ENDM
STOP_COND MACRO ;終止條件
BCF PORTC, 7 ;SDA=0
BSF PORTC, 6 ;SCL=1
NOP
NOP
NOP
NOP
BSF PORTC, 7 ;SDA=1
ENDM
ORG 0
GOTO MAIN ;轉主程序
INTERPRET:
MOVF COMMAND,W;
ADDWF 2
FIRST:
CALL READ_WCR ;COMMAND ‘0’
RETURN ;讀WCR
CALL WRITE_WCR;COMMAND’2’
RETURN ;寫WCR
CALL READ_DR ;COMMAND’4’
RETURN ;讀寄存器
CALL WRITE_DR ; COMMAND’6’
RETURN ;寫寄存器
CALL XFR_DR ;COMMAND’8’
RETURN ;數據寄存器至WCR(單個)
CALL XFR_WCR ; COMMAND’0AH’
RETURN ; WCR至數據寄存器(單個)
CALL GXFR_DR ; COMMAND’0CH’
RETURN ; 數據寄存器至WCR(全部)
CALL GXFR_WCR ; COMMAND’0EH’
RETURN ; WCR至數據寄存器(全部)
CALL INC_WIPER ; COMMAND’10H’
RETURN ;增加/減小指定的WCR
INSTR_GEN:
START_COND ; 開始條件
MOVF ADDR_BYTE, W ;送地址字節
CALL SEND_BYTE
MOVF ID, W ;送命令字
CALL SEND_BYTE
MOVF CASE, W ;根據CASE值散轉
ADDWF 2
GOTO CASE0
GOTO CASE1
GOTO CASE2
GOTO CASE3
GOTO CASE4
GOTO CASE5
READ_WCR:
MOVLW 90H ;高四位為命令與ID組
IORWF ID, 1 ;合成新ID,讀WCR
CLRF CASE ; CASE=0
CALL INSTR_GEN
RETURN
WRITE_WCR:
MOVLW 0A0H ;寫WCR
IORWF ID, 1
MOVLW 1
MOVWF CASE ;CASE=1
CALL INSTR_GEN
RETURN
READ_DR: ;讀寄存器
MOVLW 0B0H
IORWF ID, 1
MOVLW 0 ;CASE=0
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
WRITE_DR: ;寫寄存器
MOVLW 0C0H
IORWF ID, 1
MOVLW 2
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
XFR_DR: ;傳輸P1、P0、R1、R0指
MOVLW 0D0H ;定的寄存器中的內容至
IORWF ID, 1 ;與之相關的WCR
MOVLW 3
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
XFR_WCR: ;傳輸由P1、P0指定的
MOVLW 0E0H ;WCR中的內容至R1、
IORWF ID, 1 ;R0指定的寄存器中
MOVLW 4
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
GXFR_DR: ;傳輸由R1、R0指定的所
MOVLW 10H ;有的四個數據寄存器的內
IORWF ID, 1 ;容至與它們相應的WCR中
MOVLW 3
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
GXFR_WCR: ;傳輸所有WCR中的內
MOVLW 80H ;容至與它們相應的由R1,
IORWF ID, 1 ;R0指定的數據寄存器中
MOVLW 4
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
INC_WIPER: ;使能增加/減小由P1和
MOVLW 20H ;P0指定的WCR
IORWF ID, 1
MOVLW 5
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
CASE0:CALL GET_BYTE ; 接收一字節
GOTO CASE3
CASE1:MOVF DATA_BYTE, W
CALL SEND_BYTE ;發送數據字節
GOTO CASE3
CASE2:MOVF DATA_BYTE,W
CALL SEND_BYTE
CASE4:STOP_COND
CALL POLLING ;輪詢
CASE3:STOP_COND
RETURN
CASE5:MOVLW B’00111111’;取出脈沖增加或減
ANDWF PULSES, W ;少的個數送COUNT
MOVWF COUNT
MOVLW B’10000000’; 取出脈沖增加或減
ANDWF PULSES,W;少的方向位送TEMPP.7
MOVWF TEMPP
WIPER_LOOP:SET_BIT ;發送TEMPP.7至SDA上并
DECFSZ COUNT;產生COUNT個脈沖于SCL
GOTO WIPER_LOOP
STOP_COND ;停止條件
RETURN
SEN_BYTE: 將TEMPP的內容發送出去
MOVWF TEMPP;
MOVLW 8 ; 共發送八位
MOVWF COUNT
BIT_LOOP:SET_BIT
NEXT_BIT:RLF TEMPP
DECFSZ COUNT
GOTO BIT_LOOP
BSF PORTC, 7 ;八位發送完畢
NOP ;釋放SDA
NOP
NOP
CLOCK
RETURN
GET_BYTE: ;接收一字節,SDA=1
BSF PORTC, 7
MOVLW 8
MOVWF COUNT
GET_LOOP:
CLOCK ;SDA送C并在SCL上產生一脈沖
RLF DATA_BYTE ;C移位至DATA_BYTE
DECFSZ COUNT
GOTO GET_LOOP
BCF TEMPP, 7 ; 發應答位
SEND_BIT
RETURN
POLLING:
START_COND ;開始條件
MOVF ADDR_BYTE, W ;送地址
AGAIN: CALL SEND_BYTE
BTFSC STATUS,C ;SDA=0?(有應答嗎?)
GOTO POLLING ;NO
RETURN ;YES
MAIN:CALL INI ;初始化子程序
MOVLW B’01010000’ ; 裝載從器件地址字節
MOVWF ADDR_BYTE
MOVLW B’00001000’ ;裝在識別字節,對
MOVWF ID ;EEPOT #2操作
MOVLW 2 ;寫入WCR命令
MOVWF COMMAND
MOVLW B’00101011’;設置D5D4D3D2D1D0
MOVWF DATA_BYTE ; =1 0 1 0 1 1 B,即為43D
CALL INTERPRET
MOVLW B’00001000’ ;重新裝在識別字節
MOVWF ID
MOVLW B’00001111’ ;減少15個脈沖
MOVWF PULSES
MOVLW 10H ;增加/減少滑動端
MOVWF COMMAND
CALL INTERPRET
etc ......
INI:CLRF PORTC ;使C口為輸出
BSF STATUS, 5
CLRF TRISC
etc ......
END
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