Dejan PETROVIĆ

1. april 2020.

Mikrokontroleri nude određeni broj GPIO (general-purpose input/output) i preko njih definisanu funkcionalnost, poput analognih i digitalnih I/O i raznih interfejsa. Nemaju svi mikrokontroleri iste mogućnosti, te se prilikom odabira „mozga” za određeni projekat neretko prave kompromisi. Vrlo često smo u poziciji da analogni signal (koji je zapravo svuda oko nas) pretvaramo u digitalni, što je jezik koji silicijum razume. Ali, šta ako nam treba da obavimo konverziju u suprotnom smeru? U slučajevima kada nam treba analogni output, koji je u osnovi u digitalnom formatu, posegnućemo ka DAC (digitalno-analognim) konvertorima. Pominjali smo da neki mikrokotroleri već imaju ugrađene DAC, poput SAM3X8E na Arduino Due, o kom smo već pisali (SK 5/2019). Standardni Atmega328p nema DAC, a mi ćemo mu pomoći preko MCP4725 integralnog kola.

MCP4725 je visokoprecizan jednokanalni digital-to-analog konverter sa 12-tobitnim izlaznim naponskim baferom. Sa mikrokontrolerom komunicira putem I2C interfejsa, a ovaj interfejs se može koristiti i za programiranje DAC inputa i konfigurisanje EEPROM-a unutar ovog DAC-a. Ova memorija ujedno čuva input za vreme off stanja uređaja. Dodaćemo još da integralno kolo ima Power-On-Reset (POR), velike brzine I2C interfejsa (100 kiloherca, 400 kiloherca i 3,4 megaherca), a preko adresnog A0 pina dodeljujemo mu I2C adresu (jednu od osam). Zgodan je da se koristi za kalibraciju senzora, kontrolu servo uređaja zatvorenog loopa, za sisteme za prikupljanje podataka i drugo.

MCP4725 dolazi u SOT23-6 pakovanju sa šest izvoda, gde je VOUT analogni izlaz koji DAC pojačava u rasponu napona između VSS i VDD. Poslednje pomenuti su izvodi preko kojih se MCP4725 napaja naponima između 2,7 i 5,5 volti. Za što bolje performanse preporuka je da se na naponske izvode postave dva bajpas kondenzatora, jedan keramički od 0,1 mikrofarada i jedan tantalum od 10 mikrofarada. SDA i SCL su I2C izvodi i s obzirom na to da govorimo o open-drain N-channel drajverima, neophodni su pull-up otpornici. Na kraju A0 je selektor I2C adrese koji se može vezati na HIGH i LOW logiku, a za pravilan izbor I2C adrese potrebno je pročitati tehničku dokumentaciju.

MCP4725, kao SMD strujno kolo, vrlo je nepogodan za razradu projekta. Mi smo za naš primer koristili Sparkfunov MCP4725 u formi modula sa šest pinova, gde VCC i GND povezujemo na napajanje od pet volti, SDA i SCL na I2C pinove mikrokontrolera, dok GND i OUT koristimo za projekat. Modul ima ADDR padove za odabir I2C adrese, gde je on već povezan na GND. Za korišćenje više MCP4725 na jednoj I2C magistrali neophodno je pull-up otpornike ostaviti samo na jednom MCP4725, što je ovde to elegantno rešeno sa padovima na donjoj strani modula gde se trace samo preseče skalpelom, na svim modulima, sem na jednom. Probali smo i Sparkfunov primer i dobili lepu sinusoidu. U tu svrhu koristili smo mali, portabl osciloskop DS0138 sa svim svojim vrlinama i manama. Ukoliko nemate nikakav osciloskop, obična LED sa otpornikom završiće posao. Adafruit nudi i biblioteku, s tim da je I2C adresa našeg modula 0x60. Biblioteka osim sinusoide nudi i trougaoni talas u svojim primerima. Biblioteka, pored toga, za 100 kiloherca podiže brzinu I2C magistrale, koja je inače standardna za Wire.h, na 400 kiloherca.