數字電位器X9241與PIC單片機的接口及程序設計

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。

圖1? X9241功能方框圖

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：

　　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。

圖2? 指令系列示意圖

表1? 指令組

　　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3? 串聯后的電阻陣列

3 X9241與PIC16CXX單片機的接口及程序清單

　　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。

圖4? PIC16C72與X9241的接口電路

　　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