ATT7053BU 用户手册(210-SD-137)
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ATT7053BU
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版本更新
说明
关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书
版本号 修改时间 修改内容
V0.1 2011-2-1 创建初稿;
V0.2 2011-3-10 修改 SPI通讯章节的说法上的一些笔误;
V0.3 2011-3-20 修改了提供给用户的原理图;
芯片框图修改,芯片引脚图增加串口通讯波特率选择位的说明;
V0.4 2011-4-28 功率寄存器为 23位寄存器,V0.3版本中的说明有错;
V0.5 2011-5-9 去掉 Uart功能描述;
V0.6 2011-5-11 增加第四章 EMU各模块的框图描述;
修正满量程描述不一致的错误;
修正推荐原理图中的引脚名称错误;
修正累加和模式的描述错误;
V0.7 2011-7-6 Hfconst和 Poffset的计算公式中的系数之前计算错了,有偏差,
在这个版本中修改,详见 7校表流程;
V0.8 2011-9-21
格式
pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载
修改,内容顺序有所调整;
统一 ADC满量程为 800mv;
CHK寄存器增加计算说明;
芯片功耗数据不准确,已经更改;
V0.9 2012-2-24 I2Gain寄存器增加计算说明;
增加版本修改说明;
增加 Pin脚在 Reset下的默认状态
表格
关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载
;
V1.0 2012-6-26 修正引脚图名称错误;
修正 EMUCFG的描述;
修正 IDCode的描述;
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目 录
1. 芯片概况 ........................................................................................................................................................... 4
1.1. 芯片简介 ........................................................................................................................................... 4
1.2. 芯片特性 ........................................................................................................................................... 4
1.3. 整体框图 ........................................................................................................................................... 5
1.4. 引脚定义 ........................................................................................................................................... 5
2. 电源管理 ........................................................................................................................................................... 7
2.1. 工作模式 ........................................................................................................................................... 7
2.2. 系统复位 ........................................................................................................................................... 7
3. 系统功能 ........................................................................................................................................................... 8
3.1. A/D转换 ............................................................................................................................................ 8
3.2. VREF参数说明 .................................................................................................................................. 8
3.3. 采样波形功能 ................................................................................................................................... 8
3.4. 有效值测量 ....................................................................................................................................... 8
3.5. 有功计算 ........................................................................................................................................... 9
3.6. 无功计算 ........................................................................................................................................... 9
3.7. 视在计算 ........................................................................................................................................... 9
3.8. 电能/频率转换 ............................................................................................................................... 10
3.9. 起动/潜动 ....................................................................................................................................... 10
3.10. 中断源 ............................................................................................................................................. 10
4. 通信接口 ..........................................................................................................................................................11
4.1. SPI接口 ...........................................................................................................................................11
5. 寄存器 ............................................................................................................................................................. 15
5.1. 计量参数寄存器 ............................................................................................................................. 15
5.2. 校表参数寄存器 ............................................................................................................................. 23
6. 电气规格 ......................................................................................................................................................... 41
6.1. 绝对最大额定值 ............................................................................................................................. 41
6.2. 电气特性 ......................................................................................................................................... 41
7. 校表过程 ......................................................................................................................................................... 43
8. 芯片封装 ......................................................................................................................................................... 47
9. 典型应用 ......................................................................................................................................................... 48
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1. 芯片概况
1.1. 芯片简介
ATT7053BU是一颗带 SPI通讯接口的单相多功能计量芯片(EMU)。
芯片的工作电压范围是 4.5 ~ 5.5V。
工作晶振为 6MHz。
1.2. 芯片特性
三路 19 bit Sigma-Delta ADC
支持 3000:1的动态范围
可以同时得到两路计量通道的有功功率、无功功率
支持有功、无功、视在功率和电能脉冲输出
能够同时得到三路 ADC通道的有效值,及电压通道的频率
支持 SPI通讯方式
中断支持:过零中断,采样中断,电能脉冲中断,校表中断等
NORMAL全速运行时功耗<4.5mA
电源监测功能: LBOR功能
SSOP 24(ATT7053BU)
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1.3. 整体框图
PG
A
PG
A
PG
A
2 阶ADC
2 阶ADC
2 阶ADC
DEC filter
DEC filter
DEC filter
EMU
Clock
Generator
Register
General
Interface
Power
Monitor Unit
Pulse
output
Voltage
Reference
CLKIN CLKOUTDVCC AVCC
VIN+
VIN-
I1IN+
I1IN-
I2IN+
I2IN-
VREFO
PF
QF/SF
SDO
SDI
SCLK
CS
TEST
Test2
Reset
IRQ/ZX
图 1-1 芯片整体框图
1.4. 引脚定义
1.4.1. PIN脚封装图
(1)ssop24,3路 ADC+2路 CF
ATT7053BU
24PIN
DVDD 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13VREF
V1N
V1P
TEST\
AVCC
V3P
V3N
V2P
V2N
VDD1P8
RST\
SPICS
DGND
XTALO
XTALI
SPICLK
SPIDO
SPIDI
PF
IRQ\
QF/SF
Test2
AGND
图 1-2 芯片 PIN脚封装图
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1.4.2. PIN脚功能说明
序号 PIN名字 类型 PIN说明
1 DVDD POWER 数字电源输入:4.5v~5.5v
2 RST\ INPUT 5V输入
芯片复位引脚,低电平有效,该引脚默认内部强上
拉,当该引脚出现大于 200us低电平时,7053B复位
3 VDD1P8 POWER 数字 1.8V输出,外部接 0.1uf+1uf电容
4 Test\ INPUT 5V输入
测试模式引脚;该引脚默认内部强上拉,建议该引
脚接 DVDD。
5 AVCC POWER 模拟电源输入,4.5v~5.5v
6 V3P INPUT 电压输入通道正;(VP-VN)范围+-800mv峰值,共模
0V。
7 V3N INPUT 电压输入通道负
8 V2P INPUT 电流通道 2输入正;(VP-VN)范围+-800mv峰值,共
模 0V。
9 V2N INPUT 电流通道 2输入负
10 V1P INPUT 电流通道 1输入正;(VP-VN)范围+-800mv峰值,共
模 0V。
11 V1N INPUT 电流通道 1输入负
12 VREF OUTPUT ADC参考电压输出,典型值 2.5V,外接 0.1uF电容
13 AGND GND 模拟地
14 Test2 INPUT 5V输入
默认输入上拉
15 QF/SF OUTPUT 5V输出
Q脉冲输出(默认)/S脉冲输出
16 PF OUTPUT 5V输出
P脉冲输出
17 IRQ\ OUTPUT 5V输出
中断信号输出,中断产生,该引脚输出为“0”
18 SPICS INPUT 5V输入
SPI片选信号
19 SPIDI INPUT 5V输入
SPI数据输入
20 SPIDO OUTPUT 5V输出
SPI数据输出, 输出高阻态
21 SPICLK INPUT 5V输入
SPI时钟信号,该引脚 Floating
22 XTALI INPUT 晶振 6MHz输入
23 XTALO OUTPUT 晶振 6MHz 输出
24 DGND GND 数字地
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2. 电源管理
2.1. 工作模式
ATT7053BU只能工作在正常模式,没有提供 Sleep模式,但是内部有寄存器可以调整电能计量的时钟
以实现更低的功耗。
2.2. 系统复位
芯片内部有电源
检测
工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训
模块检测系统电源的变化,当低于检测阈值时芯片发生复位。
参数名称 Min Type Max 参数单位
Detect voltag(Falling) 4.1 V
Release voltag(Rising) 4.2 V
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3. 系统功能
3.1. A/D转换
3.2. VREF参数说明
3.3. 采样波形功能
(1)支持三通道的 ADC采样数据输出
3.4. 有效值测量
(1)同时支持三路 ADC通道有效值计量,支持两个电流通道有效值偏置校正
参数名称 Min Type Max 参数单位
满量程 800 mV
ADC频率 1 MHz
电流通道增益 1倍,4倍,8倍,16倍,24倍
电压通道增益 1倍,2倍,4倍
参数名称 Min Type Max 参数单位
中心值 2.5 V
温度系数 25 50 PPM
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3.5. 有功计算
3.6. 无功计算
3.7. 视在计算
视在功率的计算是通过将电压有效值和电流有效值相乘后得到。
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3.8. 电能/频率转换
3.9. 起动/潜动
有寄存器位来指示芯片是否处于潜动状态,芯片默认是使用功率来做起动/潜动判断的
3.10. 中断源
中断标志寄存器 EMUIF中的所有标志都可以分别配置成 IRQ引脚输出。
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4. 通信接口
4.1. SPI接口
4.1.1. 概述
SPI接口定义与
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
的 SPI接口相同,同时接口的通讯时钟 SCLK最高为 500K。
4.1.2. ATT7053BU的 SPI接口说明
(1)SPIDI:ATT7053BU的串行数据接收引脚。
(2)SPIDO:ATT7053BU的串行数据发送引脚。
(3)SPICLK:ATT7053BU的串行时钟引脚,决定数据移出或者移入 SPI口的传输速度,上升沿放数据,
下降沿取数据。SCLK上升沿时将 ATT7053BU寄存器中的数据放置于 DOUT上输出,SCLK下降沿时将 DIN上
的数据采样到 ATT7053BU中。
(4)SPICS:作为 ATT7053BU的片选信号,低电平有效。用户可以通过 SPICS引脚的高低来启动 / 终止
一次 SPI传输,也可以在 SPICS 一直拉低的情况下,按照固定的 8bit 通讯地址,24bit 通讯数据这样的通
讯帧方式来判断寄存器的写入 / 读出完成。
4.1.3. ATT7053BU的 SPI通讯定义
(1)固定长度的数据传输(一共 4个字节),即每次数据通讯都是 1个字节命令和 3个字节的数据。
(2)通讯中从机输出是以 SCK上升沿输出数据,从机输入是从 SCK下降沿采样数据,MSB在前,LSB
在后。
(3)命令寄存器的接收会清 0内部的 SPI数据传输的数据寄存器。
(4)SPI通讯的帧结构:
命令寄存器:读写位+7位要访问的寄存器地址(接收主机的命令)
数据寄存器:3字节(24bit)(接收主机送来的数据)
4.1.4. ATT7053BU的 SPI 通讯波形
CS:片选(INPUT),允许访问控制线,CS 发生下降沿跳变时表示 SPI 操作开始,CS 发生上升沿跳变时
表示 SPI操作结束。
DIN:串行数据输入(INPUT),用于把数据传输到 ATT7053BU中。
DOUT:串行数据输出(OUTPUT),用于从 ATT7053BU寄存器中读出数据。
SCLK:串行时钟(INPUT),控制数据移出或移入串行口的传输率。上升沿放数据,下降沿取数据。SCLK
上升沿时将 ATT7053BU 寄存器中的数据放置于 DOUT 上输出,SCLK 下降沿时将 DIN 上的数据采样到
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ATT7053BU中。
读操作时序
写操作时序
4.1.5. ATT7053BU的 SPI通讯示例
读寄存器则该命令寄存器读写位为 0,写寄存器则该命令寄存器读写位为 1,举例子说明:
若用户希望读取寄存器 EMUIE(30H)则应该发送数据如下:
7 6 5 4 3 2 1 0
CS
SCLK
DIN
DOUT 2322 5 4 3 2 1 012 714 1013 811 6917161521201918
7 6 5 4 3 2 1 0
CS
SCLK
DIN
923 22212019181716151413121110 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Command Data
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若用户希望写寄存器 EMUIE(30H)则应该发送数据如下:
4.1.6. ATT7053BU的 SPI通讯错误定义
(1)如果在通讯过程中发生 CS 信号拉高的情况,则会给出相应的错误标志,同时置位 SPIWrongIE,并
通过 IRQ放出。
(2)如果用户写入小于 24字节的数据,则操作无效,给出错误标志。
(3)SPI数据传输以 8bit(1个字节)为单位,所以在 SPI数据传输的时候,一旦用户只写入 1字节+4bit
的数据后就将 CS拉起来则会造成写入失败同时给出错误标志。如果用户只给出 1字节+4bit的时钟想要读
取寄存器数据,也会造成读取失败,同时给出错误标志。
(4)所有的错误标志均可产生 IRQ\给出中断信号通知主机,中断是否由 IRQ\ 引脚发出可以由寄存器使
能控制,同时该次错误不会影响到下一次的数据传输。
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4.1.7. ATT7053BU的校验和
(1)BCKREG:会保存上一次 SPI通讯的 BUFF数据的值(该寄存器为了保证 SPI通讯的准确性)。
(2)ComChecksum:对 SPI传输数据帧校验和寄存器的读取会导致该校验和寄存器的重新计算,
每次 SPI通讯的命令和数据都被累加放入 ComChecksum寄存器的低两个字节。ComChecksum的
高 8位 bit16….bit23 会保存 SPI通讯的上一次的命令。SPI通讯中的数据为单字节长度的加法。
(该寄存器为了保证 SPI通讯的准确性)。
(3)BCKREG与 ComChecksum通讯校验寄存器在用户使用的时候任选其一即可。
(4)SumChecksum:将所有的校表寄存器做累加,累加后的结果放入一个 3 字节的参数和寄存器,参数
和寄存器固定时间更新,这样用户可以通过查询这个寄存器的数据是否改变来判断是否出错。
4.1.8. ATT7053BU的 SPI I/O口状态
(1)对于 SPI口的状态,对于只做为从机的 ATT7053BU而言,正常模式,当 ATT7053BU未被选中的时
候,输出口 SPIDO为高阻态,输入口 SPIDI为输入状态。
(2)在芯片 Reset的时候,输出口 SPIDO为高阻态,输入口 SPIDI,SPICLK,SPICSCS为输入状态。
4.1.9. ATT7053BU的 SPI通讯 CS一直拉低的方式
CS一直拉低的通讯方式和 CS拉高拉低的通讯方式时序上是相同的。
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5. 寄存器
5.1. 计量参数寄存器
5.1.1. 计量参数寄存器列表
地址 名称 字节长度 功能描述
00H Spl_I1 3 电流通道 1的 ADC采样数据
01H Spl_I2 3 电流通道 2的 ADC采样数据
02H Spl_U 3 电压通道的 ADC采样数据
06H Rms_I1 3 电流通道 1的有效值
07H Rms_I2 3 电流通道 2的有效值
08H Rms_U 3 电压通道的有效值
09H Freq_U 2 电压频率
0AH PowerP1 3 第一通道有功功率
0BH PowerQ1 3 第一通道无功功率
0CH Power_S 3 视在功率
0DH Energy_P 3 有功能量
0EH Energy_Q 3 无功能量
0FH Energy_S 3 视在能量
10H PowerP2 3 第二通道有功功率
11H PowerQ2 3 第二通道无功功率
16H BackupData 3 通讯数据备份寄存器
17H COMChecksum 2 通讯校验和寄存器
18H SUMChecksum 3 校表参数校验和寄存器
19H EMUSR 1 EMU状态寄存器
1AH SYSSTA 1 系统状态寄存器
1BH IDCode 3 芯片 ID,默认值 7053B0
表 5-1 计量参数寄存器列表(Read Only)
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5.1.2. 计量参数寄存器说明
5.1.2.1. ADC 波形寄存器(SPLI1,SPLI2,SPLU)
Current 1 wave Register (SPLI1) Address: 00H
Bit18 17 16 15 … 3 2 1 Bit0
Read: SPLI118 SPLI117 SPLI116 SPLI115…SPLI13 SPLI12 SPLI11 SPLI10
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Current 2 wave Register (SPLI2) Address: 01H
Bit18 17 16 15 … 3 2 1 Bit0
Read: SPLI218 SPLI217 SPLI216 SPLI215…SPLI23 SPLI22 SPLI21 SPLI20
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Voltage wave Register (SPLU) Address: 02H
Bit18 17 16 15 … 3 2 1 Bit0
Read: SPLU18 SPLU17 SPLU16 SPLU15…SPLU3 SPLU2 SPLU1 SPLU0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
波形寄存器的更新速度由时钟配置寄存器 FreqCFG. [2:0]的 3个 bit控制,此 3个寄
存器有效位数为 19位,bit18为符号位,同时该符号位扩展到 24位,也就是说 SPI口读出的
数据位中 bit18—bit23都是符号位。
5.1.2.2. 有效值输出(I1Rms, I2Rms, URms)
Current 1 Rms Register (I1Rms) Address: 06H
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: I1S23 I1S22 I1S21 I1S20…I1S3 I1S2 I1S1 I1S0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Current 2 Rms Register (I2Rms) Address: 07H
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: I2S23 I2S22 I2S21 I2S20…I2S3 I2S2 I2S1 I2S0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
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Voltage Rms Register (Urms) Address: 08H
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: US23 US22 US21 US20…US3 US2 US1 US0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
有效值 Rms是 24位的无符号数,最高位恒为 0。参数更新频率为 1.9Hz(EMU时钟频率为 1M)
5.1.2.3. 电压频率测量(UFREQ)
Voltage Frequency Register (UFREQ) Address: 09H
Bit15 14 13 12 … 3 2 1 Bit0
Read: Ufreq15 Ufreq14 Ufreq13 Ufreq12…Ufreq3 Ufreq2 Ufreq1 Ufreq0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
频率值是一个 16位的无符号数,参数格式化公式为:
/ 6 / 2 /Frequency CLKIN UFREQ=
例如,如果系统时钟选择 CLKIN =6MKHz,EMU时钟选择为 1M,寄存器 UFREQ=10000,
那么测量到的实际频率为:Frequency=6M/6/2/10000=50Hz。
5.1.2.4. 功率参数输出(PowerP1, PowerQ1, PowerS)
Active Power Register (PowerP1) Address: 0AH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: AP23 AP22 AP21 AP20…AP3 AP2 AP1 AP0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Reactive Power Register (PowerQ1) Address: 0BH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: RP23 RP22 RP21 RP20…RP3 RP2 RP1 RP0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Apparent Power Register (PowerS) Address: 0CH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: SP23 SP22 SP21 SP20…SP3 SP2 SP1 SP0
Write: X X X X X X X
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Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
功率都为 24位二进制补码格式,最高位为符号位,参数更新频率为 1.9Hz(EMU时钟频率为 1M)
第一路功率参数 PowerP1、PowerQ1是二进制补码格式,24位数据,其中最高位是符号位。
PowerS根据用户的选择的通道,输出第一路或者第二路的视在功率。
设寄存器中的数据为 PowerP1,则供计算用的 Preg为:
Preg=PowerP1 ;如果 PowerP1<2^23
Preg=PowerP1-2^24 ;如果 PowerP1>=2^23
设显示的有功功率为 P,转换系数为 Kpqs,则:
P=Preg×Kpqs
Kpqs为额定有功功率功率输入时,额定功率与 PowerP1读数的比值。
无功功率和视在功率做显示时的系数与有功功率的系数 Kpqs相同。
例:
输入 1000w有功功率,PowerP1读数平均为 0x00C9D9(51673),则
Kpqs=1000/51673=0.01935
当 PowerP1读数为 0xFF4534时,其代表的功率值为:
P=Kpqs*Preg=0.01935*(-47820)= -925.3 w
其中 Preg=PowerP1-2^24=-47820
5.1.2.5. 电能参数输出(EnergyP, EnergyQ, EnergyS)
Active Energy Register (EnergyP) Address: 0DH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: EP23 EP22 EP21 EP20…EP3 EP2 EP1 EP0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
该能量累加寄存器默认配置为读后不清 0,可以通过寄存器 EMUCFG.13(EnergyClr)将该寄存
器配置为读后清 0型,该寄存器的最小单位代表的能量为 1/EC kWH。
Reactive Energy (EnergyQ) Address: 0EH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: EQ23 EQ22 EQ21 EQ20…EQ3 EQ2 EQ1 EQ0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
该能量累加寄存器默认配置为读后不清 0,可以通过寄存器 EMUCFG.13(EnergyClr)将该寄存
器配置为读后清 0型,该寄存器的最小单位代表的能量为 1/EC kWH。
Apparent Energy (EnergyS) Address: 0FH
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: ES23 ES22 ES21 ES20…ES3 ES2 ES1 ES0
ATT7053BU 用户手册(210-SD-137)
版权归钜泉光电科技(上海)股份有限公司所有
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Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
注意:
该能量累加寄存器默认配置为读后不清 0,该寄存器的最小单位代表的能量为 1/EC kWH。
能量寄存器默认读后不清零,也可修改 EnergyClr=1,使能量寄存器读后清零。
例:脉冲常数为3200imp/kWh,寄存器读数为0x001000(4096)时,其代表的能量为
E=4096/3200=1.28 kWh
5.1.2.6. 功率参数输出(PowerP2, PowerQ2)
Active Power Register (PowerP2) Address: 10H
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: AP31 AP30 AP29 AP28…AP3 AP2 AP1 AP0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Reactive Power Register (PowerQ2) Address: 11H
Bit23 22 21 20 … 3 2 1 Bit0
Read: RP31 RP30 RP29 RP28…RP3 RP2 RP1 RP0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
5.1.2.7. 数据备份寄存器(BCKREG)
BackupData Register (BCKREG) Address: 16H
Bit23 22 21 20…3 2 1 Bit0
Read: BCKData23 BCKData22 BCKData21 BCKData20…..BCKData3 BCKData2 BCKData1 BCKData0
Write: X X X X X X X
Reset: 0 0 0 0 0 0 0
Backup Data寄存器是保存上一次 SPI通讯传输的数据,共 3个字节,分别代表 SPI通讯读取数据
或者写入的上一次数据的高,中,低字节。
5.1.2.8. 通讯校验核寄存器(Ccheck)
ComChecksum Register (Ccheck) Address: 17H
Bit23 22 21 20…3 2 1 Bit0
Read: Ccheck23 Ccheck 22 Ccheck 21 Ccheck20….. Ccheck 3 Ccheck 2 Ccheck 1 Ccheck 0
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通讯校验和寄存器:
每次 SPI通讯的命令和数据都被累加放入 ComChec