数字电位器X9241与PIC单片机的接口及程序设计

1 X9241概述

X9241是XICOR公司生产的、把4个E2POT数字电位器集成在单片的CMOS集成电路上的一种数字电位器。它包含4个电阻阵列，每个阵列包含63个电阻单元，在每个单元之间和2个端点之间都有被滑动单元访问的抽头点。滑动单元在阵列中的位置由用户通过2线串行总线接口控制。每个电阻阵列与1个滑动端计数寄存器(WCR)和4个8位数据寄存器联系在一起。这4个数据寄存器可由用户直接写入和读出。WCR的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置，其功能框图如图1所示。

2 X9241工作原理

X9241支持双向总线的定向规约，是一个从属器件。它的高4位地址为0101(器件类型辨识符)，低4位地址由A3~A0输入端状态决定。在SDA线上的数据只有在SCL为低期间才能改变状态。当SCL为高时，SDA状态的改变用来表示开始和终止条件(开始条件：SCL为高时，SDA由高至低的跳变；终止条件：SCL为高时，SDA由低至高的跳变)。送给X9241的所有命令都由开始条件引导，在其后输出X9241从器件的地址。X9241把串行数据流与该器件的地址比较，若地址比较成功，则作出一个应答响应。送到X9241的下一个字节包括指令及寄存器指针的信息，高4位为指令，低4位用来指出4个电位器中的1个及4个辅助寄存器中的1个，其格式为：

I3 I2 I1 I0/指 令　P1 P0/电位器选择 　R1 R0 /　寄存器选择

9条指令中的4条以发送指令字节作为结束。这些二字节指令在WCR与数据寄存器中的1个之间交换数据；4条指令为三字节指令，这些指令在主机与X9241之间传输数据(包括主机与1个数据寄存器和主机与WCR之间)；还有1条指令为增加/减少指令。三类指令的指令序列及说明见图2及表1。

X9241包括4个WCR，每个E2POT电位器各1个，WCR可以被认为是一个6位并行和串行装载的带有输出译码的计数器，用来选择电阻阵列的64选1的开关。WCR是一个易失性存储器，若断电，其内容即消失。该存储器在上电时自动装入R0的值，但必须注意这个值可能与断电时WCR中的值不同。

每个电位器有4个非易失性数据寄存器。这些寄存器可以被主机直接读出或写入，而且数据可以在4个数据寄存器的任一个和WCR之间传输。任何改变这些寄存器的操作都是非易失性的操作，将花去10 ms的时间(最大)。

X9241的电阻阵列之间可以串联。在三字节指令中，其数据字节包括用来定义滑动端位置的6位(LSB)加上高两位：CM(串联方式，其为0时电位器正常工作；其为1时，电位器与它相邻的高序号的电位器串联连接)和DW(禁止滑动端，其为0时滑动端使能；为1时滑动端被禁止，此时滑动端是电气上隔离的并且是浮空的)。当工作于串联方式时，被串联的阵列的VH、VL及滑动端这三个输出端必须在电气上与外部连接，除了一个滑动端以外，其余的滑动端必须禁止。串联后的电阻阵列如图3所示。
 

3 X9241与PIC16CXX单片机的接口及程序清单

图4为PIC16C72与X9241的接口电路。与此对应，给出了所有X9241命令操作的程序清单。在此程序中，MAIN为一主程序。在MAIN中，将43写入E2POT#2的WCR(即滑动端位置为#43)。然后将滑动端抽头位置减少15个脉冲的位置，这使得被选定的WCR减少到值28(即滑动端位置为#28)。随后发出的其它命令也都是相同的过程，清单中不再赘述。