将DS1868 3线器件连接至SPI总线

DS1868采用双通道数字电位器，具有3线（移位寄存器）接口。本应用笔记描述了将DS1868以及达拉斯半导体的3线器件连接至摩托罗拉SPI总线所需的逻辑和固件。

DS1868简介

DS1868为双通道数字电位器，具有3线接口。本应用笔记将介绍如何将达拉斯半导体3线器件与具有SPITM接口的微控制器连接。

比较SPI和3线接口

SPI和3线是不同的串行接口，但它们是兼容的。以下部分介绍这些差异。

串行外设接口 （SPI）

SPI 有 4 个信号：SDO、SDI、SCK 和/SS。SDO信号是数据输出，SDI是数据输入，SCK是时钟，/SS是从选择。

3线串行接口

3线串行接口有4个信号：DQ、Cout、/RST和CLK。数据输入在DQ信号上，数据输出在Cout信号上，/RST信号使能3线接口，CLK是时钟。

 

串行接口	信号名称	信号描述	总线速度（典型值）	数据格式
3线	DQ	数据输入	500kHz 至 5 MHz	LSB 在前，MSB 在后
	库特	数据输出
	/RST有效	/有效复位
	时钟	时钟
SPI	空间数据指数	数据输入	10兆赫	MSB 在前，LSB 在后
	性别歧视条例	数据输出
	/SS有效	/从选择有效
	SCK	时钟
注意：在本应用笔记中，不使用/SS（仅在从模式下使用）。

 

写入/读取字节数

将数据写入DS1868

微控制器包含一个SPI接口，以8位的倍数发送和接收数据。因此，需要将 7 个额外的位与 17 位数据一起发送，总共 3 个字节。微控制器首先发送MSB。当微控制器将数据写入DS1868时，第一个字节的前7位被推出移位寄存器，b0包含第一个字节的LSB（见图1）。

图1.在写入过程中移位寄存器，增加 7 位。

从DS1868读取数据

当微控制器从DS1868读取数据时，首先传输堆栈选择位（b0），然后传输电位1（b1）的MSB，依此类推（见图2）。读取时，额外的 7 位位于第三个字节中。

图2.17位移位寄存器。

下面是如何写入和读取字节的示例。在本例中，堆栈选择位选择锅 1。电位器1编程为0Fh，电位器0编程为55h。所选电位器刮水器的值将在 S 上外针。写入DS1868的三个字节分别为01h、0Fh和55h。01h 的前导零是另外 7 位。微控制器首先发送MSB，因此首先发送前导的7个零。这些前导零从末端掉落，“1”以 b0 结束。底池 1 的前 4 位填充为 0，后 4 位填充 1。电位 0 中的 MSB 将为“0”，其余位在 1 和 0 之间交替。

字节 0： 00000001b （01h） 其他位带有下划线。
字节 1： 00001111b （0Fh） 字节 2： 01010101b （55h）
 

读取数据时，b0 是第一个输出位。输出的 3 个字节现在将如下所示：

字节 0： 10000111 （87h） 字节 1： 10101010 （AAh） 字节 2： 10000000 （80h）

其他位带有下划线。
另外 7 位现在位于字节 2 的末尾。

表 2 中提供了更多将写入数据转换为读取数据的示例。

软件将写入的字节与从DS1868读取的字节进行比较（参见附录）。

 

写入 3 个字节（十六进制）	写入 3 字节（二进制）	锅设置 不锈钢锅1 锅0	3 字节读取（十六进制）	3 字节读取（二进制）
01h FFh 80h	00000001 11111111 10000000	1 FFh 80h	FFh C0h 00h	11111111 11000000 00000000
01h 80h 80h	00000001 10000000 10000000	1 FFh 80h	C0h 40h 00h	11000000 01000000 00000000
00h 80h 0Fh	00000000 10000000 00001111	0 80h 0Fh	40h 07h 80h	01000000 00000111 10000000

 

硬件配置

该板的原理图如图3所示。

图3.电路板原理图。

软件配置

软件配置适用于 PIC16F872。

端口设置

TRISx 寄存器将引脚设置为输入 （1） 或输出 （0）。PORTA 寄存器将驱动/RST和LED至5V或0V。

TRISA = --1xxx00—RA5/SS设置为输入。这用于启用串行端口。RA0 和 RA1 已设置 至/RST和LED
的输出 TRISB = 未使用
TRISC = xx010xxx — 清除 SCK 和 SDO，设置 SDI

/RST引脚需要在发送/接收数据之前设置，然后在交易完成后需要清除。

　　SPI 设置

　　SSPSTAT = 01000000 （40h） - 位 SMP = 0，位 CKE = 1

　　当 SMP = 0 时，在数据输出时间结束时对输入数据进行采样。

　　当 CKE = 1 时，当 CKP = 0 时，从活动时钟状态转换到空闲时钟状态时会发生传输。

　　SSPSTAT寄存器设置时钟和数据，使其具有正确的时序，以便与DS1868接口。

　　SSPCON = 00100001 （21h） - 位 SSPEN = 1，位 SSPM3-0 = 0001

　　SSPEN = 1 启用串行端口。

　　SSPM3-0选择了时钟频率。SSPM3-0 = 0001 = Fosc/16 = 20MHz/16 = 1.25MHz

　　DS1868的最大时钟速率为10MHz。

法典

附录包含用于写入、读取和比较电位计数据的汇编代码。

除了SPI端口之外，还需要初始化使用的每个端口。电位计也需要初始化为零。然后可以将数据写入电位计。

SPI 时序

使用上述寄存器设置，微控制器产生以下定时信号。

图4.SPI 时序图。

SDO上的数据传输在时钟的下降沿完成。数据在时钟周期内由SDI接收。 以下是接收和发送的电位计数据的图表。图5所示为01h、FFh和80h被发送到SDO线路上的DS1868。SDI包含DS1868发送回微控制器的数据。SDI上的数据是FFh，C0h和00h。有关转换数据的详细信息，请参阅表 2。

图5.传输/接收的数据。

SDO上的数据传输在时钟的下降沿完成。数据在时钟周期内由SDI接收。 以下是接收和发送的电位计数据的图表。图5所示为01h、FFh和80h被发送到SDO线路上的DS1868。SDI包含DS1868发送回微控制器的数据。SDI上的数据是FFh，C0h和00h。有关转换数据的详细信息，请参阅表 2。

图6所示为01h、80h和80h被发送到DS1868。然后将数据与 C0h、40h 和 00h 进行比较。 有关转换数据的详细信息，请参阅表 2。

图6.传输/接收的数据（详细信息）。

审核编辑：郭婷