軟件實現(xiàn)高分辨率的非易失性數(shù)字電位器的方法

巧妙的利用軟件編程，將x9241內(nèi)部的四個64抽頭數(shù)字電位器組成一個高分辨率低成本的數(shù)字電位器

數(shù)字電位器（dcp）是專為替代傳統(tǒng)機械電位器、可變電阻器而設計的新型集成電路。其通過i2c、spi以及cs,u/d,inc三線方式與mcu接口，可實現(xiàn)應用程控調節(jié)，也有按鈕控制方式，從而實現(xiàn)與傳統(tǒng)機械電位器或可變電阻器相同的電位、電阻調節(jié)功能的特殊集成電路。與傳統(tǒng)機械電位器相比，數(shù)字電位器具有數(shù)字調節(jié)、長壽命、易于裝配、節(jié)省空間、不受振動影響等突出優(yōu)點，已被廣泛應用于醫(yī)用設備、儀器儀表、工業(yè)控制、計算機、家用電器、手機、數(shù)碼產(chǎn)品等各個領域。

實現(xiàn)高分辨率的原理

我們假設有三個數(shù)字電位器，pot1和pot2為64抽頭dcp，pot3為128抽頭dcp，其中pot1和pot2用作pot3的vh和vl的設置，并且必須保證pot1和pot2始終為“1”個位置間隔，那么就有63種不同的電壓間隔施加到pot3上。理論上，當pot3在特殊電壓抽頭127和下一個電壓間隔的抽頭0之間跳動時，應該還有一個多余的抽頭位置，但是這些抽頭不是多余的，它們的作用可以改善輸出的線性度，因為在相鄰的兩個電壓間隔中的抽頭0和抽頭127的電壓是一樣的。對于63個不同間隔的每一個，又借助127個不同的輸出，就會有8001（63×127=8001）個不同的vw輸出可以在vh和vl之間獲得。圖1就是說明的這個概念。

intersil（xicor）公司的x9241把四個非易失性數(shù)字電位器集成在一個單片cmos微電路中，它的功能框圖如圖2。x9241包含四個電阻陣列，每個陣列包含63個電阻單元。在每個單元之間和兩個端點都有可以被滑動單元訪問的抽頭點。滑動單元在陣列中的位子由用戶通過i2c總線控制。每個電阻陣列與一個滑動端計數(shù)寄存器（wcr）和四個8位數(shù)據(jù)寄存器聯(lián)系在一起，四個數(shù)據(jù)寄存器和滑動端計數(shù)寄存可以由用戶直接寫入和讀出。滑動端計數(shù)寄存器的內(nèi)容控制滑動端在電阻陣列中的位置。數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可以傳輸?shù)交瑒佣擞嫈?shù)寄存器以設置滑動端位置，當前滑動端的位置也可以傳輸?shù)饺魏闻c之聯(lián)系的數(shù)據(jù)寄存器中?；瑒佣擞嫈?shù)寄存器是易失性的，器件上電時，滑動端計數(shù)寄存器自動的裝入數(shù)據(jù)寄存器0（r0）中的值。四個數(shù)據(jù)寄存器是非易失性的，如果在應用中不需要對電位器有多種設置保存時，可以用作通用存儲單元，用來保存系統(tǒng)參數(shù)或用戶數(shù)據(jù)。

x9241極適用于這個任務，因為其內(nèi)部正好有四個獨立的dcp，并且有相鄰dcp串聯(lián)的機制，而且其采用i2c總線控制接口，抽頭位置可以在軟件中直接改變而不需要通過每個中間位置轉換。

圖4是使用x9241u（49.37k、49.38k、49.32k、49.24k）器件對電路進行測試得到的相鄰抽頭之間的典型結果。大圖表示每個抽頭的滑動端電壓占所加總電壓的百分比，其中插圖為相鄰抽頭之間的分辨率占所加總電壓的百分比。

為了方便理解實現(xiàn)控制的細節(jié)，我們提供了c語言源代碼（代碼由xicor公司提供，我們做了一定的修改）。用戶只需要自己再編寫適用于不同單片機的i2c硬件接口函數(shù)（函數(shù)名稱同程序中介紹一致），在應用程序中加入我們提供的源代碼，簡單的調用程序中介紹的5個函數(shù)，就可以方便地實現(xiàn)dcp的高分辨率控制。

關于x9241實現(xiàn)高分辨率的軟件源代碼，工程師可到http://www.icbase. com/download/x9241.c去下載。