硬件驱动篇 | 5x24 模拟开关阵列芯片 CH446X

5x24 模拟开关阵列芯片 CH446X

一、概述

　　CH446X 是 5x24 矩阵模拟开关芯片。CH446X 包含 120 只模拟开关，分布于 5x24 信号通道矩阵的各个交叉点，每只模拟开关都可以独立的开启或者关闭，从而实现 5x24 信号通道的任意路由。

二、引脚

三、功能说明

　　参考首页的框图，CH446X 芯片内部分为三个部分：接口控制逻辑、128 只锁存器、120 只模拟开关阵列。

　　128 只模拟开关分布于由 24 个 X 端口和5 个 Y 端口组成的 5x24 矩阵的每个交叉点，使得任意一个 X 端口和任意一个 Y 端口之间能够在需要时导通或者断开，甚至可以使某两个 X 端口分别导通到某个 Y 端口，实现任意两个 X 端口之间或者任意两个 Y 端口之间的间接导通（CH446X 虽然有 128 只锁存器，但是只有 120 只模拟开关，有 8 只锁存器没有任何用途）

　　128 只锁存器用于分别控制 128 只模拟开关的导通或者断开，128 只锁存器被编址为 0 到 127，由 7 位地址 ADDR6～ADDR0 译码后选择。从 RST 引脚输入高电平复位信号可以将所有锁存器清 0，从而导致所有模拟开关断开。需要开启或者关闭某一模拟开关时，应该通过 7 位的 ADDR 提供锁存器的地址，并通过 DAT 提供开关数据（1 则导通，0 则关闭），然后产生一个 ACT 激活脉冲，将开关数据写入由 ADDR 译码指定的锁存器，实现对指定的某个模拟开关的控制。

　　接口控制逻辑主要用于产生 ADDR 地址和 ACT 激活脉冲。在串行地址输入方式下，由 CS/CK 引脚输入时钟，在其每个上升沿，从 DAT 引脚依次输入 ADDR6、ADDR5直到ADDR1、ADDR0（分别对应于 AY2、AY1 直到 AX1、AX0），CS/CK 引脚需要提供 7 个上升沿得到 7位地址，并由 STB 引脚输入的高电平选通脉冲直接产生 ACT 激活脉冲。

　　实际上，在串行地址输入方式下，ACT 信号只是来自 STB 引脚的输入。RST 复位信号优先于 ACT 信号，当 RST 输入高电平时，ACT 信号将被忽略，所有锁存器总是被清 0。在 ACT 激活脉冲有效期间，DAT 引脚可以动态改变输入的开关数据，并使得相应的模拟开关实时地导通或者关闭，但是在 ACT 信号结束之前（即STB 的下降沿之前），DAT 引脚的输入数据应该保持稳定以便正确地锁存数据。

　　下图是一个串行地址输入的实例，控制 14H 地址（Y1 和 X4 之间）的模拟开关，先开再关。

　　下表是 CH446X 芯片 7 位地址 ADDR 的译码真值表，也是 120 只模拟开关的编址表。

四、应用 -- 串行地址输入

　　如果 VEE 接负电压，那么模拟开关可以通过负电压的模拟信号，否则 VEE 接 GND，模拟开关只能通过高于-0.3V 的模拟信号。

　　由于模拟电路与数字电路共用 VDD，为减少干扰，VDD 和 VEE 引脚必须外接退耦电容，并且建议将数字输入信号的边沿适当放缓，降低传输频率。另外，对于强干扰的应用环境，单片机可以每隔数秒定期对 CH446 进行刷新，确保各个模拟开关处于正确的开关状态。

　　串行地址输入方式下的控制步骤：通过 DAT 引脚依次提供 7 位地址并用 CS/CK 引脚的 7 个上升沿移入 CH446，通过 DAT 引脚提供数据、向 STB 引脚提供一个高电平脉冲。

　　如果单片机通过 SPI 总线连接 CH446X，那么 SPI 提供的一字节 8 位数据的位 7 将被 CH446 丢弃，SPI 的位 6 到位 0 作为地址，单片机 SPI 的串行数据输出引脚连接 DAT 引脚提供开关数据，单片机使用一个独立引脚控制 CH446 的 STB 引脚。

　　图为8x16 矩阵模拟开关芯片CH446Q，CH446X类似

五、程序接口

 1 /*  *****************************************************
 2 //  函数功能：CH446X模拟开关复位，即通道全部关闭
 3 //  输入参数：
 4 //  输出参数：
 5 //  函数返回：
 6 //  修改记录：
 7 //  补充说明：
 8 *****************************************************  */
 9 void Control_Switch_Reset(void)
10 {
11     CH446X_RST = 1;        // RST引脚高电平
12     CH446X_RST = 1; 
13     CH446X_RST = 1; 
14     NOP;                             // 延时
15     NOP; 
16     NOP; 
17     NOP; 
18     NOP; 
19     NOP; 
20     CH446X_RST = 0; 
21     CH446X_RST = 0;    
22 }
23 
24 /*  *****************************************************
25 //  函数功能：CH446X模拟开关通道选择导通
26 //  输入参数：
27 //  输出参数：
28 //  函数返回：
29 //  修改记录：
30 //  补充说明：
31 *****************************************************  */
32 void Control_Switch_State(u8 Address,u8 State) 
33 { 
34     u8 ByteCnt; 
35     
36     CH446X_STB = 0; 
37     CH446X_DAT = 0; 
38     NOP; 
39     NOP; 
40     for(ByteCnt = 0; ByteCnt < 7; ByteCnt++ ) 
41     { 
42         CH446X_CK = 0; 
43         NOP; 
44         if( Address & 0x80 ) 
45         { 
46             CH446X_DAT = 1; 
47         } 
48         else 
49         { 
50             CH446X_DAT = 0;    
51         } 
52         CH446X_CK = 1; 
53         NOP; 
54         NOP; 
55         NOP; 
56         NOP; 
57         NOP;    
58         Address <<= 1;             // 左移1位
59     } 
60     CH446X_CK = 0; 
61     if( State == 1 ) 
62     { 
63         CH446X_DAT =1;    
64     } 
65     else 
66     { 
67         CH446X_DAT =0;    
68     } 
69     NOP; 
70     NOP; 
71     NOP; 
72     NOP; 
73     CH446X_STB =1; 
74     NOP; 
75     NOP; 
76     CH446X_STB =0; 
77     NOP; 
78     NOP; 
79 } 
80 
81 void main( void ) 
82 { 
83     Control_Switch_Reset();
84     
85     Control_Switch_State(0x00, 1);    // Y0,X0导通
86     Control_Switch_State(0x01, 1);    // Y0,X1导通 
87     while(1)
88     {
89     
90     } 
91 
92 }