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外设评测系列——MAX5487数字电位计评测

外设   Maxim   MAX5487   数字电位计评测   
  • 作者：高扬
  • 来源：21ic
  • [导读]
  • 数字电位计和模拟电位器到底有何差别？这篇评测带你走进

1.1 简介

我们学电子学接触的第一个电子元件概念就是电阻。常见的电阻概念有定值电阻、可变电阻。而电阻又因为不同的材质就种类千变万化了，作为可调电阻我们接触我们接触最早的应该是实验用的滑动变阻器，后来作为收音机音量的又有电位器，而随着技术进步和需求的进一步提高，后来又有了数字电位计。

电位器的出现有很长的历史，它以各种方式应用在广泛的领域，如常数调整和测量领域。最常见的莫过于设定和微调电阻值来微调电路，设置电平和调整增益等。电位器也被用来设计机器人和工业设备中的位置反馈。

今天就给大家介绍一款数字电位器MAX5487，通过它我们介绍一下数字电位器的应用范围，以及跟传统模拟机械电位器的对比。

1.2 初见

我们先看看这数字电位器模块，如下图所示，中间那个小黑方块就是MAX5487，是不是很小，可以很方便的集成到电路板上，占用很少的PCB，左边的六根针是供电接口和SPI通信接口，右边的6根接线柱是两组电阻的接线柱。

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我们拿常规的模拟机械电位器做个对比，如下图所示，另外两个分别是滑电位器和旋钮电位器。从体积上看相差很悬殊，数字电位器MAX5487芯片的远远小于模拟机械器件，在这么小的体积内集成了两组变阻器。

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同样是电位器那么他们有哪些共同点和不同点呢?

共同点：其中最大相同就是它们都具有可调性，能提供大范围的端到端电阻。

不同点：

其一，数字电位器更适合数字电路系统使用，可以数控，可编程实现自动调节，而模拟机械电位器需要手动拨动滑动触点来改变阻值。

其二，机械电位器可耐上千伏的高压，数字电位器受制于小体积通常电压在30伏以内。机械电位器电阻容量也比数字电位器大。然而我们只要稍加考虑就可以解决上述问题。

其三，机械电位器受振动发生电阻飘移的时候会给设计造成问题。机械电位器的接触点因磨损，老化而造成电阻增大或失效，进而使机械电位器的性能无法预知。数字电位器则无因机械结构造成上述的问题，可以经上万次开关操作而依然保持一致。

其四，数字电位器通常采用多晶硅或薄膜电阻材料，具有低噪声，高精度和优良的温度系数。

其五，在体积上数字电位器比机械电位器小很多。

其六，数字电位器另一个显著优点是可编程性，它可以通过通信接口发送指令来调节电阻，可以取代电压跟随器，还可以象数模转换器一样来控制或设置电压电流。

1.3 板上资源

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如上图所示，U1为MAX5487。作为电位器元件除了通信接口J1外，如上图所示J2为功能接口，和模拟机械电位器的接口是类似的，此芯片具备两个内置可变电阻单元，分别是A和B。该模块接口管脚功能如下表：

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根据简单的接口描述我们已经知道如何使用MAX5487模块，知道了哪些是接数据接口，哪些是作为可变电阻器使用的管脚。下图是该模块的电路原理图，其中LK为未焊接的。

5.jpg

从原理图上我们也可以看出该芯片如何接入到自己的电路中去，以及作为参考设计，融入自己项目中时候如何配置相关电路中元器件的参数。

1.4 编程测试

通常一个外设芯片的手册会提供操作的时序图，通过时序图我们可以编写软件，让IO电平根据时序图的逻辑顺序变化即可完成外设的读或写操作。

下图是该芯片的内部结构图，我们能够看出对外操作的数据接口一共三个电平信号SCLK、DIN、/CS。

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MAX5487、MAX5488、MAX5489：功能框图

我们从用户手册找到时序图。

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我们看到可以分两种方式操作，一次写入16bit，这样可以把命令和数据一次完成传递，另外一种就是分两次，不过连起来看实际上还是一种方式。这里我们就分析一下时序图，完成16-BIT时序图的代码编写。

我们看到/CS(这里我们以变量_CS作为标识符)作为片选信号，必须在拉低后才可以操作器件。结束后拉高，因此我们这个操作函数必须以_CS=0开始，以_CS=1结束;我们通过SCLK可以看出通过16个周期的SCLK时钟信号完成写入数据，因此在这里可以通过for循环来实现16个周期的时钟信号，接下来我们观察数据DIN跟SCLK在每个周期的关系，不难发现，在SCLK拉低的时候写入DIN电平信号，在SCLK拉高后DIN数据完成写入操作。

因此函数就是

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