使用装有DS3900的PC与DS1267、DS1867和DS1868通信
描述
本应用笔记介绍如何使用DS3900 PC串口转3线接口与DS1267、DS1867和DS1868三个数字电位器通信，DS3900、DS3223和DS232使用该移位寄存器接口进行编程。DS3是一个模块，具有MAX3900 RS-<>收发器和一个微处理器，微处理器充当PC串行端口与被控制的<>线器件之间的接口。收发器允许模块的微处理器与PC通信，微处理器通过其并行端口实现命令结构，以允许PC读取或写入三个数字电位计。应用笔记描述了DS<>以及如何将其连接到被测器件。本文中描述的源代码可在达拉斯半导体的FTP站点上找到。
介绍
DS1267、DS1867和DS1868均为数字电位器，采用独特的3线协议，很难与PC接口。本应用笔记提供了一个简单的硬件/软件解决方案，用于生成用于调整电位器设置的PC接口，以及用于读取和写入这些器件的示例C++算法。图1所示软件及其源代码可在ADI网站上找到。
图1.ADI公司的3线评估软件（DS3线.exe）。
硬件
为该应用生成的硬件利用DS3900与IC通信。DS3900是具有MAX3223 RS232收发器和微处理器的模块。收发器允许模块的微处理器与PC通信，微处理器实现命令结构，允许PC读取或写入模块上的任何I / O引脚。除DS3900和3线IC外，还应使用去耦电容来降低V上的噪声。抄送由DS3900和电位器的数字接口引起。图2所示为使用DS3和DS3900Wire应用与3线器件通信所需的连接。
图2.DS3Wire应用原理图
软件
图 1 所示的软件有三个主要例程;初始化DS3900和对话框（OnInitDialog），读取17位寄存器（OnRead），写入17位寄存器（OnWrite）。这些例程是使用名为“CdsPic”的C++类实现的。CdsPic包含子程序，允许使用预先编写和测试的RS232/DS3900代码来创建3线算法。DS3Wire应用中CdsPic类的实例称为“DS3900”。CdsPic类和RS232功能可在ADI网站上找到，任何感兴趣的人都可以使用。对于那些对DS3900实现的细节不感兴趣的人，函数名称足够通用，可以被视为伪代码。表 1 中列出了一些示例函数名称及其说明，以供参考。
| 例 | 描述 |
| DS3900.主板礼物（） |
如果在CdsPic类初始化代码期间检测到DS3900，则返回TRUE;如果未检测到DS3900，则返回FALSE。 |
| DS3900.写入 1（真） |
引脚P1设置为输出并强制其高电平。如果在通信过程中未检测到错误，则返回 TRUE。 |
| DS3900.写1（假） |
引脚P1设置为输出并强制其低电平。如果在通信过程中未检测到错误，则返回 TRUE。 |
| DS3900.读取 1（状态） |
引脚 P1 设置为输入、读取，P1 的输入电平返回到布尔变量“状态”。如果在通信过程中未检测到错误，则返回 TRUE。 |
| DS3900读取4（状态） | 引脚 P4 设置为输入、读取，P4 的输入电平返回到布尔变量“状态”。如果在通信过程中未检测到错误，则返回 TRUE。 |
3线基础知识
如果将这个特定版本的3线接口视为具有两个控制信号时钟（CLK）和移位使能（“/RST”）以及两个数据信号（数据输入（DQ）和数据输出（C外).当“/RST”为高电平时，接口未复位;因此，移位寄存器已启用。当“/RST”为高电平时，CLK上收到的任何正边沿都将导致移位寄存器将所有数据移位一个位置，将DQ的现值移动到第一个位置。这种转变也会改变C的值外，始终显示寄存器中第 17 位的当前值。一旦所有17位数据移入器件，复位信号就会调低，这将把新设置传输到控制电位计位置并禁用3线接口的寄存器。
该 C外PIN旨在提供在同一条3线总线上将多个3线器件级联在一起的能力，但它确实提供了对移位寄存器的读取访问。通过使能接口（将“/RST”设置为高电平）并将移位寄存器中的17位时钟设置为C来执行读取外一次可以读取一位。当“/RST”被停用时，移位寄存器中的值将是DQ在读取周期内写入器件的值，因为数据在移出时被移入器件。这需要将 DQ 重写为 C 的当前值外在每个时钟脉冲启动之前，否则读取操作将是破坏性的。破坏性读取操作将导致电位计在停用“/RST”时改变位置。
此接口有两个主要问题需要避免：
部分写入（移位小于 17 位）将产生移位寄存器垃圾，这是先前数据和新数据的产物。因此，如果不写入所有17位，就不可能改变一个电阻的值。
读取功能具有破坏性，除非移出移位寄存器的数据轮换回移位寄存器。
第一个问题很容易解决，不要执行部分写入。第二个问题可以解决两个 不同的方式。数据手册显示了使用反馈电阻（10kΩ）自动写入C值外到 DQ，除非 DQ 在写入周期内由输出驱动。虽然这可以用DS3900实现，但设计是用C语言实现的。外驱动单独的输入引脚。这演示了在无法使用反馈电阻时如何实现接口。微处理器（在本例中为DS3900）必须在固件/软件中执行反馈电阻的功能。在 C 上读取值时外，它将在3线器件时钟之前写入DQ。
无法使用反馈电阻的最常见情况是将3线器件连接至集电极开路I/O端口。集电极开路I/O引脚将具有一个上拉电阻，以输出高电压电平。该电阻将与反馈电阻争用。如果反馈电阻小于上拉电阻，则C外将始终写入 DQ，包括在写入周期期间，当目的是将新值写入设备时。如果反馈电阻大于上拉电阻，则在读取期间DQ将始终为高电平。
OnInitDialog
OnInitDialog是Windows调用的用于初始化对话框的函数。如果使用 Microsoft Developer Studio 生成对话框，则其中一个对话框构造选项会在代码中为程序员留下注释。这将在此函数的末尾留下一个“TODO”注释，说明在此处放置额外的初始化代码。
本例中添加了以下代码，以确保DS3900正确上电，将CLK和“/RST”设置为低电平，并使用电位器的当前位置初始化编辑框。如果未检测到DS3900，则会显示一条错误消息通知用户。
// TODO: Add extra initialization here <-Developer Studio Comments
if(DS3900.BoardPresent()) // <- BoardPresent() checks for DS3900
{ // <-If found path
m_sEDIT_Status= "DS3900 Found!"; // new status message, all systems go
DS3900.Write1(false); // initialize clock
DS3900.Write2(false); // initialize reset
OnRead(); // read pots and update edit boxes
}
else
{ // <-If not found path
m_sEDIT_Status = "DS3900 not found!@#$"; // new status message, error detect
UpdateData(FALSE); // Update Dialog Values
MessageBox("DS3900 Not Found
Check Power and Serial Cable
Restart
Applicaion","DS3900 Error");
}
图3.向 OnInitDialog 函数添加了额外的初始化代码
读取时
OnRead 函数读取 17 位移位寄存器。它在按下读取按钮时和 OnInitDialog 期间执行。该算法假设 C外引脚连接到单独的DS3900输入，如图2所示。这需要软件写入在 C 上读取的值外在3线器件时钟之前到DQ，或者在读取操作期间无意中调整电位计。图 4 显示了应用程序使用的算法。除了读取 17 位之外，它还将数据重建为表示 Pot0、Pot1 和堆栈选择位的变量，并使用 UpdateData（FALSE） 函数更新对话框。每次从PC到DS3900的传输都会被监控错误，任何对通信的干扰都将导致交易终止并显示错误信息。如果未发生错误，则会向状态框写入“读取成功”消息。此功能大约需要 95 毫秒才能执行，但结果可能会因所用 PC 的速度而异。
void OnRead()
{
//Variables used by subroutine
int success;
bool bit;
unsigned char mask=0x80;
unsigned char pot0=0;
unsigned char pot1=0;
if(DS3900.BoardPresent()) // Only Read if DS3900 found
{
success = DS3900.Write2(true); // Pull reset high
if(success) // Abort Read if comm fail.
{
success += DS3900.Read5(bit); // Read Cout (stack bit first)
success += DS3900.Write4(bit); // Copy Read Contents to DQ
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
m_RADIO_Stack = bit; // <-Update Dialog Box Variable
if(success == 5) // Abort Read if comm fail.
{
for(int x = 0; x <8 ; x++) // Pot 1 Read Loop
{
success += DS3900.Read5(bit); // Read Cout (stack bit first)
success += DS3900.Write4(bit); // Copy Read Contents to DQ
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
if(bit) // If bit set, set bit in Pot variable
pot1 |= mask;
mask = mask >> 1; // Adjust Mask for next pass
}
m_ucEDIT_Pot1 = pot1; // <-Update Dialog Box Variable
mask=0x80; // Reset Mask
for(int y = 0; y <8 ; y++) // Pot 0 Read Loop
{
success += DS3900.Read5(bit); // Read Cout (stack bit first)
success += DS3900.Write4(bit); // Copy Read Contents to DQ
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
if(bit) // If bit set, set bit in Pot variable
pot0 |= mask;
mask = mask >> 1; // Adjust Mask for next pass
}
m_ucEDIT_Pot0 = pot0; // <-Update Dialog Box Variable
}
}
success += DS3900.Write2(false); // Pull reset low
if(success == 70) // Determine if comm has failed
m_sEDIT_Status = "Successful Read"; // Success Message
else
m_sEDIT_Status = "Read Failed"; // Fail Message
}
UpdateData(FALSE); // <-Triggers Dialog Box Update
}
图4.读取功能
请注意，读取算法的最后一个 if 语句更新对话框的状态消息。如果DS3900初始化成功，则在显示对话框之前，将用“成功读取”覆盖初始化的“找到DS3900！”消息。
写入时
OnWrite 函数读取用户在对话框中键入的值，并将其写入 3 线器件。若要读取对话框值，将调用 UpdateData（TRUE） 函数。除了读取数据外，UpdateData（TRUE） 还将 ASCII 字符串转换为电位计寄存器的无符号字符，以及堆栈选择位单选按钮的整数值。这些值自动存储在m_ucEDIT_Pot0、m_ucEDIT_Pot1和m_RADIO_Stack变量中。读取新的所需设置后，写入算法指示DS3900一次发送一位17位数据。
在写入过程中，与DS3900的通信被监测错误，“成功”变量保持成功数据传输次数的运行总数。如果DS3900的每次读/写操作都成功，程序将更新状态框，使其显示为“写入成功”;否则，它将中止命令并返回错误消息。该函数执行大约需要 70 毫秒，如图 5 所示。
void OnWrite()
{
UpdateData(TRUE); //Read values of Dialog Box
//variables used by subroutine
int success;
unsigned char mask = 0x80;
unsigned char pot0 = m_ucEDIT_Pot0;
unsigned char pot1 = m_ucEDIT_Pot1;
bool bit = false;
if(m_RADIO_Stack) // place stack select bit into "bit" variable.
bit = true;
if(DS3900.BoardPresent()) // Only Write if DS3900 Found
{
success = DS3900.Write2(true); // Pull reset high
if(success) // Write abortion if comm. fail
{
success += DS3900.Write4(bit); // write stack select bit
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
if(success == 4) // Write abortion if comm. fail
{
for(int x = 0; x <8 ; x++) // Loop for 8 bits of pot 1
{
if(pot1 & mask) // Read next DQ value with mask
success += DS3900.Write4(true);
else
success += DS3900.Write4(false);
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
mask = mask >> 1; // Adjust mask to next position
}
mask = 0x80; // Reset mask
for(int y = 0; y <8 ; y++) // Loop for 8 bits of pot 0
{
if(pot0 & mask) // Read next DQ value with mask
success += DS3900.Write4(true);
else
success += DS3900.Write4(false);
success += DS3900.Write1(true); // Clock bit
success += DS3900.Write1(false); // Clock bit
mask = mask >> 1; // Adjust mask to next position.
}
}
}
success += DS3900.Write2(false); // Pull reset low
}
if(success == 53) // Comm. Pass/Fail notification.
m_sEDIT_Status = "Successful Write"; // Pass Message
else
m_sEDIT_Status = "Write Failed"; // Fail Message
UpdateData(FALSE); // <-Trigger Dialog Update
}
图5.写入函数
结论
本应用笔记提供了一种简单的C++算法，用于使用DS3对包含17位移位寄存器的3900线器件进行读写。写入操作大约需要 70ms，不使用反馈电阻的读取操作大约需要 95ms 才能执行。虽然相对于3线接口的最大数据速率而言，这并不快，但足以评估电位计。
审核编辑：郭婷
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