MAX1452通過單引腳接口進(jìn)行異步串行數(shù)據(jù)通信。本應(yīng)用筆記詳細(xì)介紹了所使用的串行通信系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合MAX1452數(shù)據(jù)資料閱讀。

本應(yīng)用筆記描述了MAX1452中使用的串行通信系統(tǒng)，最好結(jié)合MAX1452數(shù)據(jù)資料閱讀。它擴(kuò)展了數(shù)據(jù)手冊(cè)中包含的串行通信信息，并提供了通信示例。

MAX1452數(shù)字模式

MAX1452數(shù)字輸入/輸出（DIO）提供單引腳串行通信，具有內(nèi)部控制功能和存儲(chǔ)器。所有命令輸入流入一組 16 個(gè)寄存器，這些寄存器構(gòu)成接口寄存器集 （IRS）?？刂七壿嬏峁┝似渌?jí)別的命令處理，該邏輯從 IRS 獲取其輸入。雙向 16 位鎖存器緩沖進(jìn)出 16 位校準(zhǔn)寄存器和內(nèi)部（8 位寬）EEPROM 位置的數(shù)據(jù)。圖3顯示了各種串行命令與MAX1452內(nèi)部架構(gòu)之間的關(guān)系。

通信協(xié)議

DIO串行接口用于MAX1452與主機(jī)校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)之間的異步串行數(shù)據(jù)通信。MAX1452在主機(jī)發(fā)送初始化序列時(shí)自動(dòng)檢測(cè)上位機(jī)的波特率?？梢詸z測(cè)和使用 4800 到 38，400 之間的波特率。數(shù)據(jù)格式始終為 1 個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位和 1 個(gè)停止位。8個(gè)數(shù)據(jù)位首先傳輸LSB，最后傳輸MSB。當(dāng)MAX1處于數(shù)字模式時(shí)，弱上拉電路可用于在DIO上保持邏輯1452。這是為了防止此引腳上出現(xiàn)意外的 1 到 0 轉(zhuǎn)換，這將被解釋為通信起始位。僅當(dāng)安全鎖時(shí)才允許通信?字節(jié)被禁用（即 CL[7：0] = 00十六進(jìn)制） 或 解鎖 保持高電平。

初始化順序

MAX1452使用上電后或收到重新初始化命令后發(fā)送給MAX1452的第一個(gè)命令字節(jié)來學(xué)習(xí)通信波特率。初始化序列是 1 個(gè)十六進(jìn)制的 81 字節(jié)傳輸，如下所示：

起始位（如上以粗體顯示）啟動(dòng)波特率同步。8 個(gè)數(shù)據(jù)位 81 十六進(jìn)制（首先是 LSB）遵循此數(shù)據(jù)位，然后是停止位，也以上面的粗體顯示。MAX1452使用該序列計(jì)算1位傳輸?shù)臅r(shí)間間隔，作為其內(nèi)部振蕩器周期的倍數(shù)。然后，得到的振蕩器時(shí)鐘周期數(shù)在內(nèi)部存儲(chǔ)為 8 位數(shù)字 （BITCLK）。請(qǐng)注意，在發(fā)送初始化序列之前，設(shè)備的電源應(yīng)至少穩(wěn)定 1 毫秒。這為上電復(fù)位功能完成和 DIO 由安全鎖定字節(jié)或解鎖配置留出時(shí)間。

重新初始化順序

MAX1452提供重新建立或重新學(xué)習(xí)波特率。重新初始化序列是 FF 十六進(jìn)制的 1 字節(jié)傳輸，如下所示：

當(dāng)收到串行重新初始化序列時(shí)，接收邏輯將自身復(fù)位到其上電狀態(tài)并等待初始化序列。初始化序列必須遵循重新初始化序列才能重新建立波特率。

串行接口命令格式

MAX1452的所有通信命令均遵循起始位、8個(gè)命令位（一個(gè)命令字節(jié)）和一個(gè)停止位的格式。命令字節(jié)控制接口寄存器集的內(nèi)容，包括一個(gè) 4 位接口寄存器集地址 （IRSA） 半字節(jié)和一個(gè) 4 位接口寄存器集數(shù)據(jù) （IRSD） 半字節(jié)。IRS 字節(jié)命令的結(jié)構(gòu)如下：

國(guó)稅局[7：0] = 國(guó)稅局[3：0] ， IRSA[3：0]

所有命令首先傳輸 LSB。起始位之后的第一個(gè)位是 IRSA[0]，停止位之前的最后一個(gè)位是 IRSD[3]，如下所示：

IRS 的一半寄存器內(nèi)容用于數(shù)據(jù)保存和轉(zhuǎn)向信息。將數(shù)據(jù)寫入 IRS 中的兩個(gè)位置會(huì)導(dǎo)致立即操作（命令執(zhí)行）。這些位置位于地址 9 和 15，分別是內(nèi)部邏輯和重新初始化命令的命令寄存器。表 9 顯示了 IRS 地址解碼的完整列表。

命令序列可以作為連續(xù)流寫入MAX1452，例如起始位、命令字節(jié)、停止位、起始位、命令字節(jié)、停止位等。MAX1452接收數(shù)據(jù)時(shí)，命令之間沒有延遲要求。

命令寄存器到內(nèi)部邏輯 （CRIL）

寫入 CRIL 位置（IRS 地址 9）的數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致立即執(zhí)行與寫入的 4 位數(shù)據(jù)半字節(jié)關(guān)聯(lián)的命令。所有EEPROM和校準(zhǔn)寄存器讀寫以及EEPROM ERASE命令都通過CRIL位置進(jìn)行處理。CRIL還用于使能MAX1452模擬輸出，并將輸出數(shù)據(jù)（串行數(shù)字輸出）放在DIO上。表 10 顯示了 CRIL 命令的完整列表。

串行數(shù)字輸出

通過將讀取 IRS （RdIRS） 命令（5 十六進(jìn)制）寫入 CRIL 位置，將 DIO 配置為數(shù)字輸出。收到此命令后，MAX1452輸出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其內(nèi)容由IRS[3：0] = 3十六進(jìn)制位置的IRS指針（IRSP[0：8]）值確定。數(shù)據(jù)以單個(gè)字節(jié)輸出，由起始位和停止位成幀。表 12 列出了為每個(gè) IRSP 地址值返回的數(shù)據(jù)。

發(fā)送RdIRS命令后，所有與DIO的連接必須三態(tài)，以允許MAX1452驅(qū)動(dòng)DIO線路。收到RdIRS命令后，MAX1452在一個(gè)字節(jié)后將DIO驅(qū)動(dòng)為高電平。MAX1452保持DIO高電平1452位，然后通過驅(qū)動(dòng)DIO低電平來置位起始位。然后，起始位后跟數(shù)據(jù)字節(jié)和停止位。在停止位傳輸后，MAX1452將立即三態(tài)DIO，釋放線路。MAX<>在釋放DIO后一個(gè)字節(jié)即可接收下一個(gè)命令序列。

注意，在MAX1452發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)之前和之后會(huì)有時(shí)間間隔，此時(shí)DIO線路上的所有器件都將處于三態(tài)狀態(tài)。建議在這些時(shí)間間隔內(nèi)對(duì) DIO 線路施加弱上拉，以防止不必要的轉(zhuǎn)換。在DIO和模擬輸出（OUT）未連接的應(yīng)用中，上拉電阻應(yīng)永久連接到DIO。如果MAX1452 DIO和OUT連接，則在模擬測(cè)量期間不要加載該公共線路非常重要。在這種情況下，合適的事件順序如下：

將上拉電阻連接到 DIO/OUT 線路（最好使用 接力）。

發(fā)送 RdIRS 命令。

用戶連接的三態(tài)（設(shè)置為高阻抗）。

從MAX1452接收數(shù)據(jù)。

激活用戶連接（將 DIO/OUT 線拉高）。

松開上拉電阻。

圖1所示為發(fā)送/接收序列示例，發(fā)送RdIRS命令（59十六進(jìn)制），MAX1452響應(yīng)字節(jié)值為10十六進(jìn)制。

圖1.DIO 輸出數(shù)據(jù)格式。

內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置

初始上電后或電源復(fù)位后，MAX1452內(nèi)的所有校準(zhǔn)寄存器都包含00十六進(jìn)制，必須進(jìn)行編程。請(qǐng)注意，在模擬模式下，內(nèi)部寄存器從EEPROM自動(dòng)刷新。

當(dāng)MAX1452以數(shù)字模式啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)特別注意配置寄存器的3個(gè)CLK位：3MSB。MAX1452內(nèi)部振蕩器的頻率在生產(chǎn)測(cè)試期間測(cè)量，計(jì)算3位調(diào)整（校準(zhǔn)）代碼并存儲(chǔ)在EEPROM位置3十六進(jìn)制（EEPROM上部配置字節(jié)）的上161位中。MAX1452內(nèi)部時(shí)鐘控制所有定時(shí)功能，包括信號(hào)路徑增益、DAC功能和通信。建議在數(shù)字模式下，為配置寄存器CLK位分配EEPROM中包含的值（上部配置字節(jié)）。3 個(gè) CLK 位代表一個(gè) 9 的補(bǔ)碼數(shù)，標(biāo)稱時(shí)鐘調(diào)整為每位 15%。表 <> 顯示了可用的代碼和調(diào)整。

對(duì)配置寄存器中包含的CLK位值的任何更改都必須遵循MAX1452波特率學(xué)習(xí)序列（重新初始化和初始化命令）。為了在時(shí)鐘復(fù)位期間最大限度地提高通信系統(tǒng)的魯棒性，一次僅將CLK位更改1LSB值。因此，配置寄存器CLK位的推薦設(shè)置過程如下：在設(shè)置過程中使用9600的最小波特率，以防止時(shí)鐘值接近最大值時(shí)MAX1452波特率計(jì)數(shù)器可能溢出。

以下示例基于所需的 CLK 代碼 010 二進(jìn)制文件：

第 1 步。從 EEPROM 位置讀取 CLK 位 （3MSB） 161 十六進(jìn)制 CLK = 010 二進(jìn)制。
第 2 步。將配置寄存器中的 CLK 位設(shè)置為 001 二元的。
第 3 步。發(fā)送重新初始化命令，然后初始化 （波特率學(xué)習(xí)）命令。
第 4 步。 將配置寄存器中的 CLK 位設(shè)置為 010 二元的。
第5步。發(fā)送重新初始化命令，然后初始化 （波特率學(xué)習(xí)）命令。

內(nèi)部振蕩器的頻率可以隨時(shí)通過讀取 BITCLK[7：0] 的值來檢查。這個(gè) 8 位數(shù)字表示對(duì)應(yīng)于通信波特率的一個(gè)周期（一位時(shí)間）的內(nèi)部振蕩器周期數(shù)。

擦除和寫入 EEPROM

在對(duì)所需內(nèi)容進(jìn)行編程之前，必須擦除內(nèi)部EEPROM（字節(jié)設(shè)置為FF十六進(jìn)制）。MAX1452以標(biāo)稱擦除狀態(tài)供電，字節(jié)161十六進(jìn)制和字節(jié)16B十六進(jìn)制除外。字節(jié) 3 十六進(jìn)制的 161MSB 包含內(nèi)部振蕩器校準(zhǔn)設(shè)置。字節(jié) 16B 十六進(jìn)制設(shè)置為 00 十六進(jìn)制以允許串行通信，而不管“解鎖”狀態(tài)如何。

擦除 EEPROM 時(shí)，首先保存字節(jié) 3 十六進(jìn)制的 161MSB。擦除后，必須重寫這 3 位，以及 00 十六進(jìn)制的安全鎖字節(jié)值。如果不這樣做，可能會(huì)導(dǎo)致部件停止通信。在重寫這些值之前，請(qǐng)勿斷開設(shè)備的電源。

內(nèi)部EEPROM可以使用擦除命令完全擦除，也可以使用PageEras命令部分擦除（請(qǐng)參閱表10，CRIL命令）。發(fā)出 ERASE 或 PageErase 命令后需要等待 6 毫秒。任何在6ms之前與器件通信或中斷電源的嘗試都可能在EEPROM中產(chǎn)生不確定的狀態(tài)。

要擦除 EEPROM 中的頁面（頁面擦除命令）：首先將所需的頁碼（見表1）加載到IRS位置IEEA[3：0]。然后發(fā)送 CRIL PageErase 命令（79 十六進(jìn)制）。

要將字節(jié)寫入 EEPROM： 使用字節(jié)地址（地址 [9：8]）加載 IRS 位置 IEEA[7：4]、IEEA[3：0] 和 IEEA[9：0]。加載 IRS 位置 DHR[7：4] 和 DHR[3：0] 以及要寫入的 8 個(gè)數(shù)據(jù)位 （Data[7：0]）。將EEPROM WRITE命令發(fā)送到CRIL（19十六進(jìn)制）。

要從 EEPROM 讀取字節(jié)： 加載國(guó)稅局位置 IEEA[9：8]， IEEA[7：4] 和帶有字節(jié)地址（地址 [3：0]）的 IEEA[9：0]。發(fā)送一個(gè) 將EEPROM命令讀取到CRIL寄存器（49十六進(jìn)制）;這將加載所需的 EEPROM 字節(jié)轉(zhuǎn)換為 DHR[7：0]。加載 IRS 位置 IRSP[3：0] 與 00 十六進(jìn)制（返回 經(jīng)[7：0]）。將讀取 IRSP 命令發(fā)送到 CRIL 寄存器（59 十六進(jìn)制）。

多路復(fù)用模擬輸出

MAX1452提供在數(shù)字模式下通過讀取模擬（RdAlg）命令輸出模擬信號(hào)的功能。在收到RdAlg命令后的一個(gè)字節(jié)時(shí)間，由ALOC[3：0]寄存器確定的內(nèi)部模擬信號(hào)（見表14）被多路復(fù)用為OUT。信號(hào)在 ATIM[3：0] 寄存器設(shè)置的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持與 OUT 的連接。ATIM功能使用通信波特率作為定時(shí)基礎(chǔ)。詳見表13。在ATIM[3：0]確定的周期結(jié)束時(shí)，模擬信號(hào)與模擬輸出斷開，OUT恢復(fù)三態(tài)狀態(tài)。MAX1452在OUT恢復(fù)三態(tài)狀態(tài)后，可以在DIO 1字節(jié)上接收進(jìn)一步的命令。圖 2 說明了此方案的時(shí)序。

MAX1452 DIO在模擬輸出有效期間為三態(tài)。這是為了允許 OUT 和 DIO 引腳并聯(lián)連接。當(dāng)DIO和OUT并聯(lián)連接時(shí)，上位機(jī)還必須三態(tài)其與MAX1452的通信連接。這一要求將產(chǎn)生與DIO的所有連接同時(shí)三態(tài)的周期，因此在這些期間必須對(duì)DIO施加一個(gè)弱上拉電阻。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱“串行數(shù)字輸出”部分。

“連續(xù)輸出”模式可用于模擬輸出，可通過將 ATIM[3：0] 設(shè)置為 F 十六進(jìn)制來選擇。僅當(dāng) DIO 和 OUT 分開時(shí)，才能使用此模式。在此模式下，在收到 RdAlg 命令或任何其他命令后，DIO 三態(tài)為 32，769 字節(jié)時(shí)間。經(jīng)過此時(shí)間段后，DIO 將進(jìn)入接收模式，并將接受進(jìn)一步的命令輸入。在連續(xù)模式下，模擬輸出始終處于活動(dòng)狀態(tài)。

注意：連接到OUT時(shí)，內(nèi)部模擬信號(hào)不緩沖。在測(cè)量這些內(nèi)部信號(hào)之一時(shí)，任何OUT負(fù)載都可能產(chǎn)生測(cè)量誤差。讀取內(nèi)部信號(hào)（如BDR、FSOTC等）時(shí)，不要加載OUT引腳。

圖2.模擬輸出定時(shí)。

圖3.MAX1452串行命令結(jié)構(gòu)和硬件原理圖

通信命令示例

以下是MAX1452中各種功能的命令序列示例。

示例 1：更改波特率設(shè)置，并檢查通信。注意：如果在發(fā)送重新初始化命令之前，由于系統(tǒng)波特率變化導(dǎo)致與MAX1452的通信中斷，則必須進(jìn)行電源復(fù)位以保證初始化條件。

示例 2：讀取查找表指針 （臨時(shí)索引）。

例3：在 OUT 引腳上啟用 BDR 測(cè)量，持續(xù)時(shí)間為 3.4 秒，波特率為 9600。

命令	行動(dòng)
1B 十六進(jìn)制	加載 1（BDR 測(cè)量）到 ALOC[3：0] 寄存器。
CA六角	將 12 加載到 ATIM[3：0] 寄存器：（212+1） 8/9600 = 3.4秒
69 十六進(jìn)制	RdAlg
	DIO 引腳為三態(tài)，OUT 引腳在內(nèi)部連接到 BDR 引腳，持續(xù)時(shí)間約為 3.4 秒。

例4： 將 8C40 十六進(jìn)制寫入 FSODAC 寄存器。

例5： 將 8C40 十六進(jìn)制寫入 FSODAC 查找表位置 溫度指數(shù)為 40。本示例使用“頁面擦除”命令清除 EEPROM的相關(guān)部分，并假設(shè)沒有現(xiàn)有數(shù)據(jù) 在該部分中需要保留。

審核編輯：郭婷