初学者
10 分钟

使用MCP4161和ATmega328P通过数字信号控制电阻

具有非易失性存储器的8位单通道SPI数字电位器

DIGI POT Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

DIGI POT Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

通过这种尖端的数字电位器解决方案实现电气参数的数字控制,简化系统调谐和优化过程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI POT Click 基于 Microchip 的 MCP4161,这是一款带有非易失性存储器的 8 位单 SPI 数字电位器。MCP4161 的电阻为 10kΩ,且刮水器电阻低,典型值为 75Ω。它可以作为三端电位器或两端可调电阻使用,同时悬空任一端子(A 或 B)。DIGI POT Click 有四个螺丝端子:PA 和 PB 作为 MCP4161 的模拟端子 A 和 B,PW 作为数字电位器的刮水器端子,以及一个接地端子。PA 和 PB 端子没有极性限制;PA 可以比 PB 高电压,反之亦然。刮水器(PB)端子的位

置由 8 位刮水器电阻寄存器中的值控制。此 Click 板™ 有两种功能模式。当使用所有三个端子时,MCP4161 生成一个电压分压器,其中刮水器至 PA 和刮水器至 PB 的电压分压比例与 PA 至 PB 的输入电压成正比。当仅使用两个端子时,它以可变电阻的形式运行在可调电阻模式下。DIGI POT Click 通过 3 线 SPI 串行接口与主机 MCU 通信,为只写模式。SCK 时序频率最高可达 10MHz。它采用 WiperLock™ 技术,可以自动从 EEPROM 调回保存的刮水器设置。

除了 SMD 的 MCP4161,这个 Click 板™ 还具备 6 个透孔焊盘,用于这款芯片的 DIP 变体。此 Click 板™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这个 Click 板™ 配备了一个库,其中包含易于使用的功能和示例代码,可以用作进一步开发的参考。

DIGI POT Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DIGI POT Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含 DIGI POT Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • digipot_set_wiper_positions - 此功能设置 8 位刮水器位置数据

  • digipot_convert_output - 此功能将 10 位 ADC 值转换为电压参考值

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief DigiPot Click example
 *
 * # Description
 * The demo application changes the resistance using DIGIPOT Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes SPI and LOG modules.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example which demonstrates the use of DIGI POT Click board.
 * Increments the wiper position by 10 positions every 5 seconds.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digipot.h"

static digipot_t digipot;
static log_t logger;

uint8_t wiper_pos;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    digipot_cfg_t digipot_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    digipot_cfg_setup( &digipot_cfg );
    DIGIPOT_MAP_MIKROBUS( digipot_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = digipot_init( &digipot, &digipot_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, "----------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " DIGI POT Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "----------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
    for ( uint16_t n_cnt = 127; n_cnt < 255; n_cnt += 10 ) {
        wiper_pos = ( uint8_t ) n_cnt;
        digipot_set_wiper_positions( &digipot, wiper_pos );
        Delay_ms( 5000 );
    }
}

void main ( void ) {
    application_init( );

    for ( ; ; ) {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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