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[经验] 带64个抽头和I2C接口的双数字可编程电位计

2020-9-10 17:42:47  54 电位计
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特征
两个线性锥形数字可编程电位器
每个电位计64个电阻分接头
端到端电阻2.5 kΩ、10 kΩ、50 kΩ或100 kΩ
通过I2C接口进行电位计控制和存储器访问
低雨刮器电阻,通常为80Ω„非易失性存储器,每个电位计最多可设置四个雨刮器
通电时自动调用已保存的雨刮器设置
2.5至6.0伏操作
待机电流小于1μA
1000000个非易失性写入周期
100年非易失性存储器数据保留
20铅SOIC和TSSOP封装
工业温度范围
说明
CAT5221是两个数字可编程的电位计(DPP™) 集成控制逻辑和16字节的NVRAM内存。每个DPP由一系列63个电阻元件组成,这些元件连接在两个外部可访问的端点之间。每个电阻元件之间的分接点通过CMOS开关连接到雨刮器输出。单独的6位控制寄存器(WCR)独立控制每个DPP的雨刮器分接开关。与每个雨刮器控制寄存器相关联的是四个6位非易失性存储器数据寄存器(DR),用于存储多达四个雨刮器设置。通过I2C串行总线写入雨刮器控制寄存器或任何非易失性数据寄存器。通电时,四个电位计的第一个数据寄存器(DR0)的内容将自动加载到其各自的雨刮器控制寄存器(WCR)中。
CAT5221可用作电位计或双端可变电阻器。它适用于各种应用中的电路级或系统级调整。
引脚配置

功能图

设备操作
CAT5221是两个集成了I2C串行接口逻辑的电阻阵列、两个6位雨刮器控制寄存器和八个6位非易失性存储器数据寄存器。每个电阻阵列包含63个串联的独立电阻元件。每个阵列的物理端相当于机械电位器(RH和RL)的固定端子。RH和RL对称,可以互换。串联电阻器两端的抽头位置通过CMOS晶体管开关连接到输出雨刮器端子(RW)。每个电位计一次只有一个分接点连接到其雨刮器端子,并由雨刮器控制寄存器的值决定。数据可以通过I2C总线读写到雨刮器控制寄存器或非易失性存储器数据寄存器。附加指令允许在雨刮器控制寄存器和各电位计的非易失性数据寄存器之间传输数据。此外,可以指示设备以“增量/减量”模式运行。

串行总线协议
以下定义了I2C总线协议的功能:
(1)、数据传输只能在总线不忙时启动。
(2)、在数据传输过程中,只要时钟线很高,数据线就必须保持稳定。时钟处于高位时,数据线中的任何变化都将被解释为启动或停止状态。
控制传输的设备是主设备,通常是处理器或控制器,而被控制的设备是从设备。主机将始终启动数据传输,并为发送和接收操作提供时钟。因此,CAT5221在所有应用中将被视为从设备。
启动条件
启动条件先于发送到设备的所有命令,并定义为当SCL高时SDA的高到低转换。CAT5221监视SDA和SCL线路,在满足此条件之前不会响应。
停止条件
当SCL高时,SDA的低到高转换决定了停止条件。所有操作必须以停止条件结束。
设备寻址
总线主机通过发送启动条件开始传输。主机然后发送它请求的特定从设备的地址。对于CAT5221,8位从机地址的四个最高有效位被固定为0101(参见图5)。接下来的四个有效位(A3、A2、A1、A0)是设备地址位,并定义主机正在访问哪个设备。系统可单独寻址多达16个设备。通常,+5V和接地硬连接到这些引脚,以建立设备的地址。
在主设备发送启动条件和从机地址字节后,CAT5221监视总线,并在其地址与传输的从机地址匹配时(在SDA线路上)发出应答。
承认
数据传输成功后,每个接收设备都需要生成一个应答。确认设备在第九个时钟周期内拉下SDA线路,发出信号,表示它接收到8位数据。
CAT5221在接收到启动条件及其从机地址后,用确认进行响应。如果该设备是在写入操作的同时被选择的,则在接收到每个8位字节后,它都会以应答进行响应。
当CAT5221处于读取模式时,它传输8位数据,释放SDA线路,并监控线路以获得确认。一旦收到该确认,CAT5221将继续传输数据。如果主机没有发送应答,则设备终止数据传输并等待停止条件。

写入操作
在写入模式下,主设备向从设备发送启动条件和从设备地址信息。从机生成应答后,主设备发送指令字节,定义CAT5221的请求操作。指令字节由四位操作码组成,后跟两个寄存器选择位和两个pot选择位。在从机接收到另一个应答后,主设备发送要写入所选寄存器的数据。CAT5221再次确认并且主机生成停止条件,此时如果选择了非易失性数据寄存器,则设备开始对非易失性存储器进行内部编程循环。当这个内部循环正在进行时,设备将不会响应来自主设备的任何请求。
确认轮询
禁用输入可用于利用典型的写入周期时间。一旦发出停止条件以指示主机写入操作的结束,CAT5221将启动内部写入周期。ACK轮询可以立即启动。这涉及到在从机地址后面发出启动条件。如果CAT5221仍忙于写入操作,则不会返回ACK。如果CAT5221已完成写入操作,则会返回一个ACK,然后主机可以继续下一个指令操作。

*A0、A1、A2和A3对应于装置的引脚A0、A1、A2和A3。
*A0、A1、A2和A3必须与其相应的硬接线输入引脚进行比较。

说明书和寄存器说明
说明书
从地址字节
从主/处理器发送到CAT5221的第一个字节称为从/DPP地址字节。从机地址的最有效的四位是设备类型标识符。CAT5221的这些位固定在0101[B](参考表1)。
接下来的四位A3-A0是内部从机地址,必须与由CAT5221的A3-A0输入引脚状态定义的物理设备地址相匹配,才能成功地继续命令序列。只有从机地址与主机发送的传入设备地址相匹配的设备才执行指令。A3-A0输入可以由CMOS输入信号主动驱动或与VCC或VSS相连。
指令字节
发送到CAT5221的下一个字节包含指令和寄存器指针信息。使用的四个最高有效位提供指令操作码I[3:0]。P0位指向雨刮器控制寄存器之一。至少两个有效位R1和R0指向每个相关电位计的四个数据寄存器中的一个。格式如表2所示。


雨刮器控制和数据寄存器
雨刮器控制寄存器(WCR)
21-526位包含两个雨刮器控制电位计寄存器。雨刮器控制寄存器输出被解码以沿其电阻器阵列选择64个开关中的一个。WCR的内容可以通过四种方式进行更改:主机可以通过写雨刮器控制寄存器指令写入;可以通过XFR数据寄存器指令传输四个相关数据寄存器中的一个寄存器的内容来写入,可以通过增量/减量指令一步一步地修改它(参见指令部分了解更多详细信息)。最后,在通电时加载其数据寄存器0(DR0)的内容。
雨刮器控制寄存器是一个易失性寄存器,当CAT5221断电时,其内容会丢失。虽然寄存器在加电时自动加载DR0中的值,但这可能与断电时的值不同。
数据寄存器(DR)
每个电位计有四个6位非易失性数据寄存器。这些可以由主机直接读取或写入。数据也可以在四个数据寄存器中的任何一个和相关的雨刮器控制寄存器之间传输。其中一个数据寄存器中的任何数据更改都是非易失性操作,最多需要5毫秒。
如果应用程序不需要存储电位计的多个设置,则数据寄存器可用作系统参数或用户偏好数据的标准存储位置。
说明书
九条指令中有四条的长度是三个字节。这些说明是:
-读取雨刮器控制寄存器–读取WCR中所选电位计的当前雨刮器位置
-写入雨刮器控制寄存器–更改所选电位计的WCR中的当前雨刮器位置
-读取数据寄存器–读取所选数据寄存器的内容
-写入数据寄存器–将新值写入所选数据寄存器

三字节指令的基本序列如图8所示。这三个字节的指令在WCR和其中一个数据寄存器之间交换数据。WCR控制雨刮器的位置。雨刮器对此动作的响应将被tWRL延迟。从WCR(当前雨刮器位置)到数据寄存器的传输是对非易失性存储器的写入,最多需要tWR才能完成。转移可以发生在四个电位计中的一个与其相关联的寄存器之间;也可以发生在所有电位计和一个相关寄存器之间。
四条指令需要两个字节的序列才能完成,如图7所示。这些指令在主机/处理器和CAT5221之间传输数据;在主机和其中一个数据寄存器之间,或直接在主机和雨刮器控制寄存器之间传输数据。这些说明是:
-传输数据寄存器到雨刮器控制寄存器
这会将一个指定数据寄存器的内容传输到相关的雨刮器控制寄存器。
-雨刮器控制寄存器到数据寄存器
这会将指定雨刮器控制寄存器的内容传输到指定的关联数据寄存器。
-全局传输数据寄存器到雨刮器控制寄存器
这会将所有指定数据寄存器的内容传输到相关的雨刮器控制寄存器。
-全局传输雨刮器计数器寄存器到数据寄存器
这会将所有雨刮器控制寄存器的内容传输到指定的相关数据寄存器。
增量/减量命令
最后一个命令是Increment/Decrement(图5和图9)。增量/减量命令与其他命令不同。一旦发出该命令,并且CAT5221发出应答,主机可以在一个分段步骤中对所选雨刮器进行上下时钟;从而为主机提供微调功能。SDA高时,对于每个SCL时钟脉冲(大腿),所选雨刮器将向右侧端子移动一个电阻段。类似地,当SDA低时,对于每个SCL时钟脉冲,所选雨刮器将向RL终端移动一个电阻段。
更多详细信息,请参阅说明格式。

指令格式
读取雨刮器控制寄存器(WCR)

写入雨刮器控制寄存器(WCR)

读取数据寄存器(DR)

写入数据寄存器(DR)

全局传输数据寄存器(DR)到雨刮器控制寄存器(WCR)

将雨刮器控制寄存器(WCR)全局传输到数据寄存器(DR)

将雨刮器控制寄存器(WCR)传输到数据寄存器(DR)

将数据寄存器(DR)传输到雨刮器控制寄存器(WCR)

增量(I)/递减(D)雨刮器控制寄存器(WCR)

笔记:(1)、对非易失性数据寄存器的任何写入或传输都会在发出停止后进行高压循环。


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