DSP28377D控制MCP4661数字电位器
DSP28377D控制MCP4661数字电位器
前言
注意：本程序中IIC搭载了6块MCP4661，通过A2、A1、A0来区别硬件地址（上电时地址自动锁存）。
需区别正常命令读写和高压命令的读写，高压命令需硬件操作HVC的电平。
1. MCP4661基本
具体引脚图和设备框图如下（后续知识点见下文）：
MCP4661内部结构包含两个完全独立的数字电位器通道，通讯模式为IIC、存储为EEPROM、带雨刮锁、上电后滑动端初始值放在存储器中，数据宽度8位， 257 步分辨率调节。
2.MCP4661具体驱动
接下来将介绍如何使用28377d对MCP4661进行驱动
2.1 IIC初始化
GPIO初始化
GPIO配置为IIC_A、使能上拉、异步输入（避免输入同步器引入延迟）。IIC是开漏协议，GPIO配置后I2C功能会自动配置为开漏输出。
// I2C_A引脚配置
GpioCtrlRegs.GPDGMUX1.bit.GPIO104 = 0;
GpioCtrlRegs.GPDMUX1.bit.GPIO104 = 1;//SDA_A
GpioCtrlRegs.GPDPUD.bit.GPIO104 = 0;
GpioCtrlRegs.GPDQSEL1.bit.GPIO104 = 3;
GpioCtrlRegs.GPDGMUX1.bit.GPIO105 = 0;
GpioCtrlRegs.GPDMUX1.bit.GPIO105 = 1; //SCL_A
GpioCtrlRegs.GPDPUD.bit.GPIO105 = 0;
GpioCtrlRegs.GPDQSEL1.bit.GPIO105 = 3;
IIC初始化
1、复位模块:配置IIC前必须复位，确保从已知状态开始；
2、配置预分频寄存器， I2C模块时钟 = SYSCLKOUT / (I2CPSC + 1)，系统时钟200MHz,IIC工作时钟计算可得为20MHz；
3、配置SCL高低电平时间， SCL频率 = I2C模块时钟 / (I2CCLKL + I2CCLKH + 6)，代入公式可得SCL频率 = 20MHz / 200 =100kHz，100kHz为标准模式，高低电平对称，占空比50％；
4、禁止所用中断，防止配置过程中产生意外中断；
5、开启发送就绪中断（当发送数据寄存器为空，可以写入新的发送数据时触发以提高传输效率）、无应答中断（当从设备没有返回应答信号（NACK）时触发）；
6、禁用FIFO，采用单字节模式，一次处理一个字节，每个字节传输完成产生中断；
7、使能I2C模块，模块开始工作，可以响应起始条件；
//I2C初始化代码
void I2CA_Init(void)
{
// 复位并禁止I2C_A模块
I2caRegs.I2CMDR.bit.IRS = 0;
// 配置I2C模块输入时钟的预分频值
I2caRegs.I2CPSC.all = 9;
// 配置通讯的时钟频率
I2caRegs.I2CCLKL = 97;
// 配置通讯的时钟频率
I2caRegs.I2CCLKH = 97;
// 禁止I2C中断
I2caRegs.I2CIER.all = 0x00;
// 使能中断
I2caRegs.I2CIER.all = 0x24;
// 禁止I2C模块的FIFO模式
I2caRegs.I2CFFTX.all = 0x0000;
// 使能I2C_A模块
I2caRegs.I2CMDR.bit.IRS = 1;
}
2.2 状态检查函数
1、检查发送数据寄存器是否就绪，当XRDY位为1时，表示发送数据寄存器（I2CDXR）已空，可以写入新的数据；当XRDY=0时，表示发送数据寄存器忙，不能写入
2、检查接收数据寄存器是否就绪，当RRDY位为1时，表示接收数据寄存器（I2CDRR）中有新的数据可以读取；当RRDY=0时，表示接收数据寄存器为空，没有新数据
// 获取I2C发送数据准备状态
uint16_t I2C_xrdy(void)
{
uint16_t t;
t = I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY;
return t;
}
// 获取I2C读取数据准备状态
uint16_t I2C_rrdy(void)
{
uint16_t t;
t = I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY;
return t;
}
2.3 MCP4661驱动函数
2.3.1 IIC写入时序
1.对易失性内存的单次写入
1、IIC起始信号S；
2、控制字节：前4位为MCP4661的固定设备类型标识，中间3位A2 A1 A0为设备地址，由芯片引脚决定；最后1位0为写操作位（1为读，0为写）具体含义见下图；
3、从机应答位
4、命令字节（包含寄存器地址和命令），AD3-AD0需操作寄存器地址，C1-C0命令操作位，D9-D8位数据的最高两位，具体含义见下图；
5、从机应答和IIC停止信号。
2.连续写入
当写入易失性wiper寄存器（地址00h、01h、04h）或TCON寄存器时，可连续写入：
重复写入命令字节和写入数据
从设备地址根据A2、A1、A0的逻辑电平来决定的，IIC总线最多挂在8个数字电位器。
命令字节详情如下
寄存器地址详细控制命令如下表所示
DSP28377具体写入数据流程
1、检查总线是否繁忙，如果总线忙，立即返回错误
2、等待发送寄存器就绪，轮询等待发送寄存器（I2CDXR）为空**
3、配置IIC相关参数**
目标从设备7位地址（硬件自动将7位地址左移一位，加上R/W位）对应控制字节；
设置IIC传输字节数，number+1，所加的1为寄存器地址字节；
将寄存器地址写入数据发送寄存器（I2CDXR）对应寄存器+控制命令字节；
配置IIC工作模式并启动传输，0x6E20的二进制：0110 1110 0010 0000；
主机发送模式、自动产生起始和停止条件、7位从机地址、标准I2C格式、8位数据、传输number+1个字节
4、循环写入数据，等待发送寄存器准备就绪，写入数据若未产生应答位，返回错误
向内部寄存器里面写具体值（0-255对应265步分辨）。
| 数据位 | 配置详情 |
|---|---|
| 15-14 | 00 保留 |
| 13 | 1 = FREE (自由运行，仿真时不停止) |
| 12 | 1 = STT (发送起始条件) |
| 11 | 1 = STP (发送停止条件) ← 传输结束后自动发送停止 |
| 10 | 1 = MST (主机模式) |
| 9 | 1 = TRX (发送模式) |
| 8 | 0 =XA (7位地址模式) |
| 7 | 0 = RM (禁用重复模式) |
| 6 | 0 = DLB (禁用数字回环) |
| 5 | 1 = IRS (I2C模块使能) |
| 4 | 0 = STB (禁用起始字节模式) |
| 3 | 0 = FDF (标准I2C格式) |
| 2-0 | 000 = BC[2:0] (8位数据) |
uint16_t WriteData(uint16_t *Wdata, uint16_t RomAddress, uint16_t number, uint16_t IcAddr)
{
uint16_t i;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
while(!I2C_xrdy());
I2caRegs.I2CSAR.all = IcAddr;
I2caRegs.I2CCNT = number+1;
I2caRegs.I2CDXR.all = RomAddress;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6E20;
for(i=0; i<number; i++)
{
while(!I2C_xrdy());
I2caRegs.I2CDXR.all = *Wdata;
Wdata++;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
}
return I2C_SUCCESS;
}
2.3.2 IIC读取时序
连续读取从上次访问的地址开始
起始条件(S)
控制字节：0101A2A1A0 1（读命令）
从机应答(A)
数据字节
主机非应答(A̅)表示结束
停止条件(P）
随机地址读取需要在读取数据前写入寄存器地址+命令再读数据
控制字节后两位为11为读取命令
DSP28377具体读取数据流程
1、检查总线忙状态
2、采用随机读取，发送寄存器地址
设置从机地址
只发送1个字节（寄存器地址）
要读取的寄存器地址
启动传输，I2CMDR配置为0x6620（0110 0110 0010 0000）
主机模式、自动产生起始条件、不发送停止条件、发送模式、I2C模块使能
3、检查NACK
4、延迟50us，等待从机处理
5、重新启动传输并读取数据
I2CMDR配置为0x6C20（0110 1100 0010 0000），进入接受模式，读取number个字节.
6、检查NACK
7、循环读取number个字节
每次等待接收数据就绪(RRDY)、读取数据寄存器(I2CDRR)、存储到RamAddr指向的地址
//数据读取函数
uint16_t ReadData(uint16_t *RamAddr, uint16_t RomAddress, uint16_t number, uint16_t IcAddr)
{
uint16_t i,Temp;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
while(!I2C_xrdy());
I2caRegs.I2CSAR.all = IcAddr;
I2caRegs.I2CCNT = 1;
I2caRegs.I2CDXR.all = RomAddress;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6620;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
DELAY_US(50);
while(!I2C_xrdy());
I2caRegs.I2CSAR.all = IcAddr;
I2caRegs.I2CCNT = number;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6C20;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
for(i=0; i<number; i++)
{
while(!I2C_rrdy());
Temp = I2caRegs.I2CDRR.all;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
*RamAddr = Temp;
RamAddr++;
}
return I2C_SUCCESS;
}
硬件配置了6路MCP4661,需要读取6路数字电位器里的值，地址从0x28-0x2D
0xC(00001100)即表示为读取 Volatile Wiper0的数据，读取2个字节数据
0X1C(00011100)即表示读取Volatile Wiper1的数据，读取2个字节数据
//具体应用程序
case 20:
if((*(r_buf+1)==0)&&(*(r_buf+2)==12))
{
sdata[0] = 20;
for(i=0; i<6; i++)
{
icaddr = 0x28 + i;
ReadData(&datofRegister[i*4], 0xC, 2, icaddr);
DELAY_US(500);
ReadData(&datofRegister[i*4+2], 0x1C, 2, icaddr);
DELAY_US(500);
}
for(i=0;i<24;i++)
sdata[i+1] = datofRegister[i];
dynpack_print(1,sdata,50,512,NULL,NULL);
}
break;
数字电位器解锁与锁定（针对非遗失性存储）
HVC高压命令：与A0进行复用，用于指示命令或命令序列处于高压模式，通常
HVC引脚电压大于8.5时，MCP4661处于高压模式，高压命令允许启用或禁用设备的WiperLock技术和写保护功能。
解锁命令(01)
0x24= 0010 0100b Wiper Lock 0 Disable
0x34= 0011 0100b Wiper Lock 1 Disable
锁定命令(10)
0x28= 0010 1000b Wiper Lock 0 Enable
0x38= 0011 1000b Wiper Lock 0 Enable
该程序前面为功能码（需联系上下文就不阐述了）
采用WriteData函数向icaddr写入1个寄存器数据即可。
通过GPIO口来控制HVC的高低电平
当GPIO100 = 0时HVC2为高电平,GPIO100 = 1时HVC2为低电平
当GPIO101=1时HVC1为高电平,GPIO101 = 0时HVC1为低电平
当锁定/或解锁完成后，配置GPIO退出高压模式
// 功能码22：锁定/解锁数字电位器芯片
case 22:
if(*(r_buf+2)==12)
{
if(*(r_buf+1)==0)
{
datofRegister[0] = 0x24;
datofRegister[1] = 0x34;
}
else
{
datofRegister[0] = 0x28;
datofRegister[1] = 0x38;
}
GpioDataRegs.GPDCLEAR.bit.GPIO100 = 1;
GpioDataRegs.GPDSET.bit.GPIO101 = 1;
DELAY_US(500);
for(i=0;i<6;i++)
{
icaddr = 0x28 + i;
WriteData(&datofRegister[2],datofRegister[0],0,icaddr);
DELAY_US(500);
WriteData(&datofRegister[2],datofRegister[1],0,icaddr);
DELAY_US(500);
}
GpioDataRegs.GPDSET.bit.GPIO100 = 1;
GpioDataRegs.GPDCLEAR.bit.GPIO101 = 1;
}
break;
3.其他
MCP4661的wiper（滑动端）位置会从非易失性寄存器（地址02h/03h）加载保存的值。如果非易失性寄存器未被编程，则加载默至默认值的中间刻度。
地址0与高压命令（HVC）功能复用。因此，A0的状态会在MCP4XXX的上电复位/欠压复位（POR/BOR）事件上锁存
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