X9241數字電位器的原理及在DSP中的應用

1X9241概述

　　X9241是Xicor公司生產的一種集成數字電位器。它在單一芯片上集成了4個10kΩ數字電位器，每個電位器的滑動端共有64個離散的調節(jié)節(jié)點，并有4個8bit的E2PROM數據寄存器以及一個滑刷控制寄存器（WCR）。用戶可以通過相應指令使電位器的WCR（滑刷控制寄存器）與某個數據寄存器相關聯(lián)，也可以直接控制WCR以達到改變電位器滑動端位置的目地。X9241芯片具有I2C總線接口，可以實現寄存器映射、改變滑刷位置以及進行電位器級聯(lián)等操作。X9241采用20引腳雙列直插封裝，其引腳排列如圖1所示。其中VWi（i＝0～3）為四個獨立的10kΩ電位器的滑動端；VLi（i＝0～3）分別為四個電位器的兩個終端；A3，A2，A1，A0為X9241芯片的設備地址；SCL，SDA分別為I2C接口的串行時鐘和串行數據線。X9241的工作電壓為5V。

1．1 X9241的內部結構
　　
X9241的內部結構如圖2所示，從圖中可以看出，一個X9241芯片內含有：I2C總線接口、SDA串行數據線、SCL串行時鐘線以及4個POT（電位器）。每個POT有4個8bit的E2PROM數據寄存器和一個WCR滑刷控制寄存器。

1．2 X9241的控制方式

　　需要說明的是，雖然X9241具有I2C總線接口，但由于X9241采用特殊的3字節(jié)指令結構，而普通I2C硬件都是雙字節(jié)格式。因此最好采用軟件模擬I2C總線時序。

1．3 X9241的主要參數

　　X9241的主要性能參數如下：
　　●SCK，SCL或其它地址輸入端相對于Vss的電壓為－1～＋7V；
　　●VH或VL相對于Vss的電壓范圍為±8V；
　　●△V＝｜VH－VL｜為16V；
　　●X9241工作電壓范圍為5V＋10％。
　　
　　因為VH或VL相對于VSS的電壓范圍是±8V，所以X9241可以不受數字電路0～＋5V電源窗口的制約而廣泛地應用于各種具有正負電源的模擬電路之中。

2 X9241的指令字格式

　　X9241的讀／寫指令均由三段組成（如圖3所示），每段均有一個字節(jié)：第一段為從屬設備地址；第二段為指令字節(jié)；第三段為數據。 ? 　　第一字段的前4位為設備類型標識，對于X9241，其固定值為0101，后4位是設備地址（A3，A2，A1，A0），這4位的0，1取值取決于芯片上的A3－A0引腳是接GND還是接VCC。
　　
　　第二字段描述了操作類型和操作對象。其中前4位是指令代碼I3～I0，后4位是操作對象P1、P0和R1、R0。其中P1，P0是4個電位器的選擇編碼，R1，R0是每個電位器的4個寄存器的選擇編碼。X9241的指令集如表1所列。表中的1／0表示數據為1或0，N／A為無效位。
　　
　　第三字段是8bits的數據段，它的前兩位CM、DW是控制位，其中CM是級聯(lián)模式控制位，當CM為0時，為正常模式，當CM為1時，該電位器與序號比它高一級的電位器級聯(lián)。比如，若WCR2的CM為1，表示電位器2就與電位器3級聯(lián)。DW是電位器滑動端使能控制位。當DW為0時，為正常模式，當DW為1時，該電位器的滑動端失效，即滑動端處于絕緣懸浮狀態(tài)。CM和DW配合使用可以實現電位器的級聯(lián)，并可保證級聯(lián)電位器在滑動時只有一個有效滑動端。
　　
　　X9241的三字節(jié)指令序列傳輸示意圖如圖4所示，X9241還有一種遞增/遞減的控制方式，由于不常用，在此不再陳述。一個完整的X9241讀／寫時序包括以下幾個部分：
　　
　?。?）起始位。以SCL為高電平，SDA出現下跳沿為起始標志；
　?。?）傳送X9241的從屬設備地址字段；
　?。?）接收X9241返回的ACK（應答）信號，它是在SCL為高電平期間，SDA線上為低電平的狀態(tài)；
　?。?）向X9241傳送指令字段；
　?。?）