數(shù)字電位器X9241與PIC單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)電路圖

作 者：　遼寧工程技術(shù)大學(xué) 呂振 劉寶良 徐崇麗

1、 X9241概述

　　X9241是XICOR公司生產(chǎn)的、把4個(gè)E2POT數(shù)字電位器集成在單片的CMOS集成電路上的一種數(shù)字電位器。它包含4個(gè)電阻陣列，每個(gè)陣列包含63個(gè)電阻單元，在每個(gè)單元之間和2個(gè)端點(diǎn)之間都有被滑動(dòng)單元訪問的抽頭點(diǎn)?；瑒?dòng)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(gè)電阻陣列與1個(gè)滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器（WCR）和4個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器聯(lián)系在一起。這4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可由用戶直接寫入和讀出。WCR的內(nèi)容控制滑動(dòng)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(guī)約，是一個(gè)從屬器件。它的高4位地址為0101（器件類型辨識(shí)符），低4位地址由A3~A0輸入端狀態(tài)決定。在SDA線上的數(shù)據(jù)只有在SCL為低期間才能改變狀態(tài)。當(dāng)SCL為高時(shí)，SDA狀態(tài)的改變用來表示開始和終止條件（開始條件：SCL為高時(shí)，SDA由高至低的跳變；終止條件：SCL為高時(shí)，SDA由低至高的跳變）。送給X9241的所有命令都由開始條件引導(dǎo)，在其后輸出X9241從器件的地址。X9241把串行數(shù)據(jù)流與該器件的地址比較，若地址比較成功，則作出一個(gè)應(yīng)答響應(yīng)。送到X9241的下一個(gè)字節(jié)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(gè)電位器中的1個(gè)及4個(gè)輔助寄存器中的1個(gè)，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(fā)送指令字節(jié)作為結(jié)束。這些二字節(jié)指令在WCR與數(shù)據(jù)寄存器中的1個(gè)之間交換數(shù)據(jù)；4條指令為三字節(jié)指令，這些指令在主機(jī)與X9241之間傳輸數(shù)據(jù)（包括主機(jī)與1個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和主機(jī)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(gè)WCR，每個(gè)E2POT電位器各1個(gè)，WCR可以被認(rèn)為是一個(gè)6位并行和串行裝載的帶有輸出譯碼的計(jì)數(shù)器，用來選擇電阻陣列的64選1的開關(guān)。WCR是一個(gè)易失性存儲(chǔ)器，若斷電，其內(nèi)容即消失。該存儲(chǔ)器在上電時(shí)自動(dòng)裝入R0的值，但必須注意這個(gè)值可能與斷電時(shí)WCR中的值不同。

　　每個(gè)電位器有4個(gè)非易失性數(shù)據(jù)寄存器。這些寄存器可以被主機(jī)直接讀出或?qū)懭耄覕?shù)據(jù)可以在4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的任一個(gè)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(shí)間（最大）。

　　X9241的電阻陣列之間可以串聯(lián)。在三字節(jié)指令中，其數(shù)據(jù)字節(jié)包括用來定義滑動(dòng)端位置的6位（LSB）加上高兩位：CM（串聯(lián)方式，其為0時(shí)電位器正常工作；其為1時(shí)，電位器與它相鄰的高序號(hào)的電位器串聯(lián)連接）和DW（禁止滑動(dòng)端，其為0時(shí)滑動(dòng)端使能；為1時(shí)滑動(dòng)端被禁止，此時(shí)滑動(dòng)端是電氣上隔離的并且是浮空的）。當(dāng)工作于串聯(lián)方式時(shí)，被串聯(lián)的陣列的VH、VL及滑動(dòng)端這三個(gè)輸出端必須在電氣上與外部連接，除了一個(gè)滑動(dòng)端以外，其余的滑動(dòng)端必須禁止。串聯(lián)后的電阻陣列如圖3所示。

3、 X9241與PIC16CXX單片機(jī)的接口及程序清單

　　圖4為PIC16C72與X9241的接口電路。與此對(duì)應(yīng)，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(dòng)端位置為#43）。然后將滑動(dòng)端抽頭位置減少15個(gè)脈沖的位置，這使得被選定的WCR減少到值28（即滑動(dòng)端位置為#28）。隨后發(fā)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(jī)為PIC16C72，晶振為4M）：
STATUS EQU 03H ；PIC16C72內(nèi)部特殊
C EQU 0 ；功能寄存器及標(biāo)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(shí)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(shí)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)寄存器至WCR（單個(gè)）
CALL XFR_WCR ； COMMAND’0AH’
RETURN ； WCR至數(shù)據(jù)寄存器（單個(gè)）
CALL GXFR_DR ； COMMAND’0CH’
RETURN ； 數(shù)據(jù)寄存器至WCR（全部）
CALL GXFR_WCR ； COMMAND’0EH’
RETURN ； WCR至數(shù)據(jù)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(jié)
CALL SEND_BYTE
MOVF ID, W ；送命令字
CALL SEND_BYTE
MOVF CASE, W ；根據(jù)CASE值散轉(zhuǎn)
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(nèi)容至
IORWF ID, 1 ；與之相關(guān)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(nèi)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(gè)數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)
IORWF ID, 1 ；容至與它們相應(yīng)的WCR中
MOVLW 3
MOVWF CASE
CALL INSTR_GEN
RETURN
GXFR_WCR： ；傳輸所有WCR中的內(nèi)
MOVLW 80H ；容至與它們相應(yīng)的由R1，
IORWF ID, 1 ；R0指定的數(shù)據(jù)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(jié)
GOTO CASE3
CASE1：MOVF DATA_BYTE, W
CALL SEND_BYTE ；發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)
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(gè)數(shù)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(fā)送TEMPP.7至SDA上并
DECFSZ COUNT；產(chǎn)生COUNT個(gè)脈沖于SCL
GOTO WIPER_LOOP
STOP_COND ；停止條件
RETURN
SEN_BYTE： 將TEMPP的內(nèi)容發(fā)送出去
MOVWF TEMPP；
MOVLW 8 ； 共發(fā)送八位
MOVWF COUNT
BIT_LOOP：SET_BIT
NEXT_BIT：RLF TEMPP
DECFSZ COUNT
GOTO BIT_LOOP
BSF PORTC, 7 ；八位發(fā)送完畢
NOP ；釋放SDA
NOP
NOP
CLOCK
RETURN
GET_BYTE： ；接收一字節(jié)，SDA=1
BSF PORTC, 7
MOVLW 8
MOVWF COUNT
GET_LOOP：
CLOCK ；SDA送C并在SCL上產(chǎn)生一脈沖
RLF DATA_BYTE ；C移位至DATA_BYTE
DECFSZ COUNT
GOTO GET_LOOP
BCF TEMPP, 7 ； 發(fā)應(yīng)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(yīng)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(jié)
MOVWF ADDR_BYTE
MOVLW B’00001000’ ；裝在識(shí)別字節(jié)，對(duì)
MOVWF ID ；EEPOT #2操作
MOVLW 2 ；寫入WCR命令
MOVWF COMMAND
MOVLW B’00101011’；設(shè)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(shí)別字節(jié)
MOVWF ID
MOVLW B’00001111’ ；減少15個(gè)脈沖
MOVWF PULSES
MOVLW 10H ；增加/減少滑動(dòng)端
MOVWF COMMAND
CALL INTERPRET
etc ．．．．．．
INI：CLRF PORTC ；使C口為輸出
BSF STATUS, 5
CLRF TRISC
etc ．．．．．．
END