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[其他ST产品] STM32模拟SPI协议控制数字电位器MCP41010电阻值

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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
MCP, ST, STM, STM32, pi
STM32模拟SPI协议控制数字电位器MCP41010电阻值
MCP41010是单路8位分辨率数字电位器，通过SPI接口可控制电位器阻值分配，相当于PW0端在PA0和PB0之间滑动。

如下图所示：



2040964a90a8fd99f1.png

MCP41010是10K欧姆规格的数字电位器，即PA0和PB0之间的阻值恒定为10K，PW0与PA0或PW0与PB0之间的阻值互补可配。
另外有相关型号不同阻值规格和集成双路的MCP系列数字电位器，其控制原理相同：
850064a90ab2c732d.png

这里介绍STM32模拟SPI协议控制数字电位器MCP41010的代码范例。采用STM32CUBEIDE开发平台，以STM32F401RCT6为例。



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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:05 | 显示全部楼层
STM32工程配置
首先建立基本工程并设置时钟：
1608164a90acc076f0.png
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:06 | 显示全部楼层
采用内部时钟源即可：
3593164a90ae640a23.png
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:06 | 显示全部楼层
配置3个GPIO作为模拟SPI的管脚：

1706364a90af33ac6a.png
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:06 | 显示全部楼层
保存并生成初始工程代码： 2161764a90b12088fd.png
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:07 | 显示全部楼层
STM32工程代码
代码里用到的微秒延时函数参考： STM32 HAL us delay（微秒延时）的指令延时实现方式及优化

代码的实现功能为每隔5秒将阻值从低值，中值和高值进行转变，用万用表即可测试阻值验证。
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:07 | 显示全部楼层
建立MCP41010.h头文件：
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  1. #ifndef INC_MCP41010_H_
    

  2. #define INC_MCP41010_H_
    


  3. 

  4. #include "main.h"
    

  5. void PY_Delay_us_t(uint32_t Delay);
    


  6. 

  7. void MCP41010_Init(void);
    

  8. void MCP41010_SHUTDONW(void);
    

  9. void MCP41010_Write(uint8_t data);
    


  10. 

  11. #endif /* INC_MCP41010_H_ */
    


  12. 


  13.
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:08 | 显示全部楼层
建立MCP41010.c源文件：

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  1. 


  2. 

  3. #include "MCP41010.h"
    


  4. 

  5. #define   MCP41010_CS_L             HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET)
    

  6. #define   MCP4101_CS_H              HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET)
    


  7. 

  8. #define   MCP4101_SCK_L             HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET)
    

  9. #define   MCP4101_SCK_H             HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET)
    


  10. 

  11. #define   MCP4101_SI_L              HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET)
    

  12. #define   MCP4101_SI_H              HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET)
    


  13. 


  14. 

  15. #define SPI_Delay_us 2
    


  16. 

  17. void MCP41010_Init(void)
    

  18. {
    

  19.         MCP4101_CS_H;
    

  20. }
    


  21. 


  22. 

  23. void MCP41010_SHUTDONW(void)
    

  24. {
    

  25.          uint16_t MD=0x2100;
    


  26. 

  27.             MCP41010_CS_L;PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  28.             for(uint8_t i=0;i<16;i++)
    

  29.                 {
    

  30.                     MCP4101_SCK_L;
    

  31.                         if(MD&0x8000){MCP4101_SI_H;}
    

  32.                         else {MCP4101_SI_L;}
    

  33.                         PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  34.                         MCP4101_SCK_H;
    

  35.                         MD<<=1;
    

  36.                         PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  37.                 }
    

  38.             MCP4101_SCK_L;
    

  39.             PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    


  40. 

  41.             MCP4101_CS_H ;
    


  42. 

  43. }
    


  44. 

  45. void MCP41010_Write(uint8_t data)
    

  46. {
    

  47.     uint16_t MD=0x1100;
    

  48.     MD |= data;
    

  49.     MCP41010_CS_L;PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  50.     for(uint8_t i=0;i<16;i++)
    

  51.         {
    

  52.             MCP4101_SCK_L;
    

  53.                 if(MD&0x8000){MCP4101_SI_H;}
    

  54.                 else {MCP4101_SI_L;}
    

  55.                 PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  56.                 MCP4101_SCK_H;
    

  57.                 MD<<=1;
    

  58.                 PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    

  59.         }
    

  60.     MCP4101_SCK_L;
    

  61.     PY_Delay_us_t(SPI_Delay_us);
    


  62. 

  63.     MCP4101_CS_H ;
    

  64. }
    


  65. 


  66. 


  67. 


  68.
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 楼主| 原来是wjc 发表于 2023-7-8 15:08 | 显示全部楼层
main.c文件里实现测试功能：
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  1. /* USER CODE BEGIN Header */
    

  2. /**
    

  3.   ******************************************************************************
    

  4.   * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]           : main.c
    

  5.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]          : Main program body
    

  6.   ******************************************************************************
    

  7.   * @attention
    

  8.   *
    

  9.   * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
    

  10.   * All rights reserved.
    

  11.   *
    

  12.   * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
    

  13.   * in the root directory of this software component.
    

  14.   * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
    

  15.   *
    

  16.   ******************************************************************************
    

  17.   */
    

  18. /* USER CODE END Header */
    

  19. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    

  20. #include "main.h"
    


  21. 

  22. /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
    

  23. /* USER CODE BEGIN Includes */
    

  24. #include "MCP41010.h"
    

  25. /* USER CODE END Includes */
    


  26. 

  27. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
    

  28. /* USER CODE BEGIN PTD */
    

  29. __IO float usDelayBase;
    

  30. void PY_usDelayTest(void)
    

  31. {
    

  32.   __IO uint32_t firstms, secondms;
    

  33.   __IO uint32_t counter = 0;
    


  34. 

  35.   firstms = HAL_GetTick()+1;
    

  36.   secondms = firstms+1;
    


  37. 

  38.   while(uwTick!=firstms) ;
    


  39. 

  40.   while(uwTick!=secondms) counter++;
    


  41. 

  42.   usDelayBase = ((float)counter)/1000;
    

  43. }
    


  44. 

  45. void PY_Delay_us_t(uint32_t Delay)
    

  46. {
    

  47.   __IO uint32_t delayReg;
    

  48.   __IO uint32_t usNum = (uint32_t)(Delay*usDelayBase);
    


  49. 

  50.   delayReg = 0;
    

  51.   while(delayReg!=usNum) delayReg++;
    

  52. }
    


  53. 

  54. void PY_usDelayOptimize(void)
    

  55. {
    

  56.   __IO uint32_t firstms, secondms;
    

  57.   __IO float coe = 1.0;
    


  58. 

  59.   firstms = HAL_GetTick();
    

  60.   PY_Delay_us_t(1000000) ;
    

  61.   secondms = HAL_GetTick();
    


  62. 

  63.   coe = ((float)1000)/(secondms-firstms);
    

  64.   usDelayBase = coe*usDelayBase;
    

  65. }
    


  66. 

  67. void PY_Delay_us(uint32_t Delay)
    

  68. {
    

  69.   __IO uint32_t delayReg;
    


  70. 

  71.   __IO uint32_t msNum = Delay/1000;
    

  72.   __IO uint32_t usNum = (uint32_t)((Delay%1000)*usDelayBase);
    


  73. 

  74.   if(msNum>0) HAL_Delay(msNum);
    


  75. 

  76.   delayReg = 0;
    

  77.   while(delayReg!=usNum) delayReg++;
    

  78. }
    


  79. 


  80. 


  81. 

  82. /* USER CODE END PTD */
    


  83. 

  84. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
    

  85. /* USER CODE BEGIN PD */
    


  86. 

  87. /* USER CODE END PD */
    


  88. 

  89. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
    

  90. /* USER CODE BEGIN PM */
    


  91. 

  92. /* USER CODE END PM */
    


  93. 

  94. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
    


  95. 

  96. /* USER CODE BEGIN PV */
    


  97. 

  98. /* USER CODE END PV */
    


  99. 

  100. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
    

  101. void SystemClock_Config(void);
    

  102. static void MX_GPIO_Init(void);
    

  103. /* USER CODE BEGIN PFP */
    


  104. 

  105. /* USER CODE END PFP */
    


  106. 

  107. /* Private user code ---------------------------------------------------------*/
    

  108. /* USER CODE BEGIN 0 */
    


  109. 

  110. /* USER CODE END 0 */
    


  111. 

  112. /**
    

  113.   * @brief  The application entry point.
    

  114.   * @retval int
    

  115.   */
    

  116. int main(void)
    

  117. {
    

  118.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    


  119. 

  120.   /* USER CODE END 1 */
    


  121. 

  122.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    


  123. 

  124.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    

  125.   HAL_Init();
    


  126. 

  127.   /* USER CODE BEGIN Init */
    


  128. 

  129.   /* USER CODE END Init */
    


  130. 

  131.   /* Configure the system clock */
    

  132.   SystemClock_Config();
    


  133. 

  134.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    


  135. 

  136.   /* USER CODE END SysInit */
    


  137. 

  138.   /* Initialize all configured peripherals */
    

  139.   MX_GPIO_Init();
    

  140.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    

  141.   PY_usDelayTest();
    

  142.   PY_usDelayOptimize();
    


  143. 

  144.   MCP41010_Init();
    

  145.   /* USER CODE END 2 */
    


  146. 

  147.   /* Infinite loop */
    

  148.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    

  149.   while (1)
    

  150.   {
    


  151. 

  152.           MCP41010_Write(0x01);
    

  153.           PY_Delay_us_t(5000000);
    


  154. 

  155.           MCP41010_Write(0x80);
    

  156.           PY_Delay_us_t(5000000);
    


  157. 

  158.           MCP41010_Write(0xFF);
    

  159.           PY_Delay_us_t(5000000);
    


  160. 

  161.     /* USER CODE END WHILE */
    


  162. 

  163.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    

  164.   }
    

  165.   /* USER CODE END 3 */
    

  166. }
    


  167. 

  168. /**
    

  169.   * @brief System Clock Configuration
    

  170.   * @retval None
    

  171.   */
    

  172. void SystemClock_Config(void)
    

  173. {
    

  174.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    

  175.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
    


  176. 

  177.   /** Configure the main internal regulator output voltage
    

  178.   */
    

  179.   __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
    

  180.   __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);
    


  181. 

  182.   /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
    

  183.   * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
    

  184.   */
    

  185.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
    

  186.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    

  187.   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
    

  188.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    

  189.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
    

  190.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 16;
    

  191.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
    

  192.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
    

  193.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
    

  194.   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    

  195.   {
    

  196.     Error_Handler();
    

  197.   }
    


  198. 

  199.   /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
    

  200.   */
    

  201.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
    

  202.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    

  203.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    

  204.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    

  205.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    

  206.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    


  207. 

  208.   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
    

  209.   {
    

  210.     Error_Handler();
    

  211.   }
    

  212. }
    


  213. 

  214. /**
    

  215.   * @brief GPIO Initialization Function
    

  216.   * @param None
    

  217.   * @retval None
    

  218.   */
    

  219. static void MX_GPIO_Init(void)
    

  220. {
    

  221.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    

  222. /* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
    

  223. /* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */
    


  224. 

  225.   /* GPIO Ports Clock Enable */
    

  226.   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    


  227. 

  228.   /*Configure GPIO pin Output Level */
    

  229.   HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);
    


  230. 

  231.   /*Configure GPIO pin Output Level */
    

  232.   HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    


  233. 

  234.   /*Configure GPIO pins : PB0 PB1 PB2 */
    

  235.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2;
    

  236.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    

  237.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    

  238.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    

  239.   HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    


  240. 

  241. /* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
    

  242. /* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
    

  243. }
    


  244. 

  245. /* USER CODE BEGIN 4 */
    


  246. 

  247. /* USER CODE END 4 */
    


  248. 

  249. /**
    

  250.   * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
    

  251.   * @retval None
    

  252.   */
    

  253. void Error_Handler(void)
    

  254. {
    

  255.   /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
    

  256.   /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
    

  257.   __disable_irq();
    

  258.   while (1)
    

  259.   {
    

  260.   }
    

  261.   /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
    

  262. }
    


  263. 

  264. #ifdef  USE_FULL_ASSERT
    

  265. /**
    

  266.   * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
    

  267.   *         where the assert_param error has occurred.
    

  268.   * @param  file: pointer to the source file name
    

  269.   * @param  line: assert_param error line source number
    

  270.   * @retval None
    

  271.   */
    

  272. void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
    

  273. {
    

  274.   /* USER CODE BEGIN 6 */
    

  275.   /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
    

  276.      ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
    

  277.   /* USER CODE END 6 */
    

  278. }
    

  279. #endif /* USE_FULL_ASSERT */
    


  280.
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MessageRing 发表于 2023-7-9 23:25 | 显示全部楼层
程序是怎么控制阻值变化的啊？
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Undshing 发表于 2023-7-10 22:57 | 显示全部楼层
数字电位器阻值变化是连续的吗？
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万图 发表于 2024-1-16 08:20 | 显示全部楼层

模信号是幅度相等且相位相同的信号
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Uriah 发表于 2024-1-16 09:23 | 显示全部楼层

在完成测试后，需要分析测试结果并进行评估
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Clyde011 发表于 2024-1-16 19:23 | 显示全部楼层
7494865867205ed1a0.png
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