使用裝有DS3900的PC與DS1267、DS1867和DS1868通信

本應(yīng)用筆記介紹如何使用DS3900 PC串口轉(zhuǎn)3線接口與DS1267、DS1867和DS1868三個(gè)數(shù)字電位器通信，DS3900、DS3223和DS232使用該移位寄存器接口進(jìn)行編程。DS3是一個(gè)模塊，具有MAX3900 RS-<>收發(fā)器和一個(gè)微處理器，微處理器充當(dāng)PC串行端口與被控制的<>線器件之間的接口。收發(fā)器允許模塊的微處理器與PC通信，微處理器通過其并行端口實(shí)現(xiàn)命令結(jié)構(gòu)，以允許PC讀取或?qū)懭肴齻€(gè)數(shù)字電位計(jì)。應(yīng)用筆記描述了DS<>以及如何將其連接到被測(cè)器件。本文中描述的源代碼可在達(dá)拉斯半導(dǎo)體的FTP站點(diǎn)上找到。

介紹

DS1267、DS1867和DS1868均為數(shù)字電位器，采用獨(dú)特的3線協(xié)議，很難與PC接口。本應(yīng)用筆記提供了一個(gè)簡單的硬件/軟件解決方案，用于生成用于調(diào)整電位器設(shè)置的PC接口，以及用于讀取和寫入這些器件的示例C++算法。圖1所示軟件及其源代碼可在ADI網(wǎng)站上找到。

圖1.ADI公司的3線評(píng)估軟件（DS3線.exe）。

硬件

為該應(yīng)用生成的硬件利用DS3900與IC通信。DS3900是具有MAX3223 RS232收發(fā)器和微處理器的模塊。收發(fā)器允許模塊的微處理器與PC通信，微處理器實(shí)現(xiàn)命令結(jié)構(gòu)，允許PC讀取或?qū)懭肽K上的任何I / O引腳。除DS3900和3線IC外，還應(yīng)使用去耦電容來降低V上的噪聲。抄送由DS3900和電位器的數(shù)字接口引起。圖2所示為使用DS3和DS3900Wire應(yīng)用與3線器件通信所需的連接。

圖2.DS3Wire應(yīng)用原理圖

軟件

圖 1 所示的軟件有三個(gè)主要例程;初始化DS3900和對(duì)話框（OnInitDialog），讀取17位寄存器（OnRead），寫入17位寄存器（OnWrite）。這些例程是使用名為“CdsPic”的C++類實(shí)現(xiàn)的。CdsPic包含子程序，允許使用預(yù)先編寫和測(cè)試的RS232/DS3900代碼來創(chuàng)建3線算法。DS3Wire應(yīng)用中CdsPic類的實(shí)例稱為“DS3900”。CdsPic類和RS232功能可在ADI網(wǎng)站上找到，任何感興趣的人都可以使用。對(duì)于那些對(duì)DS3900實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)不感興趣的人，函數(shù)名稱足夠通用，可以被視為偽代碼。表 1 中列出了一些示例函數(shù)名稱及其說明，以供參考。

3線基礎(chǔ)知識(shí)

如果將這個(gè)特定版本的3線接口視為具有兩個(gè)控制信號(hào)時(shí)鐘（CLK）和移位使能（“/RST”）以及兩個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)（數(shù)據(jù)輸入（DQ）和數(shù)據(jù)輸出（C外).當(dāng)“/RST”為高電平時(shí)，接口未復(fù)位;因此，移位寄存器已啟用。當(dāng)“/RST”為高電平時(shí)，CLK上收到的任何正邊沿都將導(dǎo)致移位寄存器將所有數(shù)據(jù)移位一個(gè)位置，將DQ的現(xiàn)值移動(dòng)到第一個(gè)位置。這種轉(zhuǎn)變也會(huì)改變C的值外，始終顯示寄存器中第 17 位的當(dāng)前值。一旦所有17位數(shù)據(jù)移入器件，復(fù)位信號(hào)就會(huì)調(diào)低，這將把新設(shè)置傳輸?shù)娇刂齐娢挥?jì)位置并禁用3線接口的寄存器。

該 C外PIN旨在提供在同一條3線總線上將多個(gè)3線器件級(jí)聯(lián)在一起的能力，但它確實(shí)提供了對(duì)移位寄存器的讀取訪問。通過使能接口（將“/RST”設(shè)置為高電平）并將移位寄存器中的17位時(shí)鐘設(shè)置為C來執(zhí)行讀取外一次可以讀取一位。當(dāng)“/RST”被停用時(shí)，移位寄存器中的值將是DQ在讀取周期內(nèi)寫入器件的值，因?yàn)閿?shù)據(jù)在移出時(shí)被移入器件。這需要將 DQ 重寫為 C 的當(dāng)前值外在每個(gè)時(shí)鐘脈沖啟動(dòng)之前，否則讀取操作將是破壞性的。破壞性讀取操作將導(dǎo)致電位計(jì)在停用“/RST”時(shí)改變位置。

此接口有兩個(gè)主要問題需要避免：

部分寫入（移位小于 17 位）將產(chǎn)生移位寄存器垃圾，這是先前數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)的產(chǎn)物。因此，如果不寫入所有17位，就不可能改變一個(gè)電阻的值。

讀取功能具有破壞性，除非移出移位寄存器的數(shù)據(jù)輪換回移位寄存器。

第一個(gè)問題很容易解決，不要執(zhí)行部分寫入。第二個(gè)問題可以解決兩個(gè) 不同的方式。數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示了使用反饋電阻（10kΩ）自動(dòng)寫入C值外到 DQ，除非 DQ 在寫入周期內(nèi)由輸出驅(qū)動(dòng)。雖然這可以用DS3900實(shí)現(xiàn)，但設(shè)計(jì)是用C語言實(shí)現(xiàn)的。外驅(qū)動(dòng)單獨(dú)的輸入引腳。這演示了在無法使用反饋電阻時(shí)如何實(shí)現(xiàn)接口。微處理器（在本例中為DS3900）必須在固件/軟件中執(zhí)行反饋電阻的功能。在 C 上讀取值時(shí)外，它將在3線器件時(shí)鐘之前寫入DQ。

無法使用反饋電阻的最常見情況是將3線器件連接至集電極開路I/O端口。集電極開路I/O引腳將具有一個(gè)上拉電阻，以輸出高電壓電平。該電阻將與反饋電阻爭(zhēng)用。如果反饋電阻小于上拉電阻，則C外將始終寫入 DQ，包括在寫入周期期間，當(dāng)目的是將新值寫入設(shè)備時(shí)。如果反饋電阻大于上拉電阻，則在讀取期間DQ將始終為高電平。

OnInitDialog

OnInitDialog是Windows調(diào)用的用于初始化對(duì)話框的函數(shù)。如果使用 Microsoft Developer Studio 生成對(duì)話框，則其中一個(gè)對(duì)話框構(gòu)造選項(xiàng)會(huì)在代碼中為程序員留下注釋。這將在此函數(shù)的末尾留下一個(gè)“TODO”注釋，說明在此處放置額外的初始化代碼。

本例中添加了以下代碼，以確保DS3900正確上電，將CLK和“/RST”設(shè)置為低電平，并使用電位器的當(dāng)前位置初始化編輯框。如果未檢測(cè)到DS3900，則會(huì)顯示一條錯(cuò)誤消息通知用戶。

      // 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");
      }

圖3.向 OnInitDialog 函數(shù)添加了額外的初始化代碼

讀取時(shí)

OnRead 函數(shù)讀取 17 位移位寄存器。它在按下讀取按鈕時(shí)和 OnInitDialog 期間執(zhí)行。該算法假設(shè) C外引腳連接到單獨(dú)的DS3900輸入，如圖2所示。這需要軟件寫入在 C 上讀取的值外在3線器件時(shí)鐘之前到DQ，或者在讀取操作期間無意中調(diào)整電位計(jì)。圖 4 顯示了應(yīng)用程序使用的算法。除了讀取 17 位之外，它還將數(shù)據(jù)重建為表示 Pot0、Pot1 和堆棧選擇位的變量，并使用 UpdateData（FALSE） 函數(shù)更新對(duì)話框。每次從PC到DS3900的傳輸都會(huì)被監(jiān)控錯(cuò)誤，任何對(duì)通信的干擾都將導(dǎo)致交易終止并顯示錯(cuò)誤信息。如果未發(fā)生錯(cuò)誤，則會(huì)向狀態(tài)框?qū)懭搿白x取成功”消息。此功能大約需要 95 毫秒才能執(zhí)行，但結(jié)果可能會(huì)因所用 PC 的速度而異。

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
}

圖4.讀取功能

請(qǐng)注意，讀取算法的最后一個(gè) if 語句更新對(duì)話框的狀態(tài)消息。如果DS3900初始化成功，則在顯示對(duì)話框之前，將用“成功讀取”覆蓋初始化的“找到DS3900！”消息。

寫入時(shí)

OnWrite 函數(shù)讀取用戶在對(duì)話框中鍵入的值，并將其寫入 3 線器件。若要讀取對(duì)話框值，將調(diào)用 UpdateData（TRUE） 函數(shù)。除了讀取數(shù)據(jù)外，UpdateData（TRUE） 還將 ASCII 字符串轉(zhuǎn)換為電位計(jì)寄存器的無符號(hào)字符，以及堆棧選擇位單選按鈕的整數(shù)值。這些值自動(dòng)存儲(chǔ)在m_ucEDIT_Pot0、m_ucEDIT_Pot1和m_RADIO_Stack變量中。讀取新的所需設(shè)置后，寫入算法指示DS3900一次發(fā)送一位17位數(shù)據(jù)。

在寫入過程中，與DS3900的通信被監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，“成功”變量保持成功數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)的運(yùn)行總數(shù)。如果DS3900的每次讀/寫操作都成功，程序?qū)⒏聽顟B(tài)框，使其顯示為“寫入成功”;否則，它將中止命令并返回錯(cuò)誤消息。該函數(shù)執(zhí)行大約需要 70 毫秒，如圖 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
}

圖5.寫入函數(shù)

結(jié)論

本應(yīng)用筆記提供了一種簡單的C++算法，用于使用DS3對(duì)包含17位移位寄存器的3900線器件進(jìn)行讀寫。寫入操作大約需要 70ms，不使用反饋電阻的讀取操作大約需要 95ms 才能執(zhí)行。雖然相對(duì)于3線接口的最大數(shù)據(jù)速率而言，這并不快，但足以評(píng)估電位計(jì)。

審核編輯：郭婷