探索MC33972：多開關(guān)檢測(cè)接口的卓越之選

在電子工程師的日常工作中，尋找一款性能可靠、功能豐富的多開關(guān)檢測(cè)接口芯片是一項(xiàng)重要任務(wù)。今天，我們就來深入了解一下飛思卡爾半導(dǎo)體的MC33972，看看它能為我們的設(shè)計(jì)帶來哪些驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

MC33972是一款具有抑制喚醒功能的多開關(guān)檢測(cè)接口芯片，它能夠檢測(cè)多達(dá)22個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)的閉合與斷開狀態(tài)，并通過串行外設(shè)接口（SPI）將開關(guān)狀態(tài)傳輸給微處理器單元（MCU）。此外，該芯片還具備一個(gè)22選1的模擬多路復(fù)用器，可用于將輸入作為模擬信號(hào)讀取，模擬輸入信號(hào)會(huì)被緩沖并通過AMUX輸出引腳提供給MCU。

MC33972有正常和睡眠兩種工作模式。正常模式允許對(duì)設(shè)備進(jìn)行編程，并在監(jiān)測(cè)開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)為開關(guān)觸點(diǎn)提供上拉或下拉電流；睡眠模式則提供低靜態(tài)電流，非常適合對(duì)睡眠狀態(tài)電流要求較低的汽車和工業(yè)產(chǎn)品。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 寬電源電壓范圍：設(shè)計(jì)工作電壓范圍為 (5.5 ~V ≤V{PWR} ≤26 ~V)，開關(guān)輸入電壓范圍為 -14 V 到 (V{PWR})，最大可達(dá) 40 V，能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境。
2. 低靜態(tài)電流：典型待機(jī)電流在 (V{PWR}=100 mu A) 和 (V{DD}=20 mu A)，在睡眠模式下能有效降低功耗。
3. 高速SPI接口：可直接與使用3.3 V / 5.0 V SPI協(xié)議的MPU接口，SPI操作頻率最高可達(dá) 6.0 MHz（(V_{DD}=5.0 V) 時(shí)），數(shù)據(jù)傳輸快速穩(wěn)定。
4. 可選擇的喚醒和濕潤(rùn)電流：支持狀態(tài)變化時(shí)的可選喚醒功能，以及可選擇的濕潤(rùn)電流（16 mA 或 2.0 mA），能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

（二）引腳特性

芯片共有32個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，SPI相關(guān)引腳（SI、SCLK、CS、SO）用于與MCU進(jìn)行通信；開關(guān)輸入引腳（SP0 - SP7、SG0 - SG13）用于連接開關(guān)觸點(diǎn)；WAKE引腳用于喚醒設(shè)備；INT引腳用于指示開關(guān)狀態(tài)變化等。詳細(xì)的引腳定義和功能說明在文檔中有明確介紹，大家在設(shè)計(jì)時(shí)一定要仔細(xì)查閱。

三、工作模式

（一）正常模式

正常模式下，設(shè)備可以通過SPI進(jìn)行編程，可對(duì)多個(gè)寄存器進(jìn)行設(shè)置，包括可編程開關(guān)寄存器、喚醒/中斷寄存器、濕潤(rùn)電流寄存器、濕潤(rùn)電流定時(shí)器寄存器、三態(tài)寄存器、模擬選擇寄存器等。通過這些寄存器的設(shè)置，我們可以靈活地配置開關(guān)輸入的類型、喚醒條件、濕潤(rùn)電流大小和時(shí)間等參數(shù)。

例如，可編程開關(guān)寄存器可以將SP0 - SP7輸入設(shè)置為開關(guān)接地或開關(guān)接電池；喚醒/中斷寄存器可以定義哪些輸入能夠喚醒設(shè)備或觸發(fā)中斷。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求對(duì)這些寄存器進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能。

（二）睡眠模式

睡眠模式主要用于降低系統(tǒng)的靜態(tài)電流。進(jìn)入睡眠模式需要發(fā)送睡眠命令，所有在正常模式下編程的寄存器設(shè)置將在睡眠模式中保持不變。設(shè)備可以通過多種方式從睡眠模式喚醒，如輸入開關(guān)狀態(tài)變化、中斷定時(shí)器到期、WAKE引腳下降沿、INT引腳下降沿（(V{DD}=5.0 V) 且 WAKE 為邏輯 [1] 時(shí)）、CS引腳下降沿（(V{DD}=5.0 V) 時(shí)）以及上電復(fù)位（POR）等。

在睡眠模式下，還可以設(shè)置中斷定時(shí)器和掃描定時(shí)器。中斷定時(shí)器可作為周期性喚醒定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器到期時(shí)，設(shè)備會(huì)產(chǎn)生中斷并進(jìn)入正常模式；掃描定時(shí)器用于設(shè)置在睡眠模式下輸入開關(guān)讀取的輪詢周期，當(dāng)掃描定時(shí)器到期時(shí)，設(shè)備會(huì)喚醒約125 μs 來讀取開關(guān)輸入狀態(tài)。

四、典型應(yīng)用

（一）傳感器電源供應(yīng)

每個(gè)輸入都可以為模塊外部的傳感器提供電流。像霍爾效應(yīng)傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等，都需要電源電壓來供電并提供開集電極或模擬輸出。MC33972可以很好地滿足這些傳感器的供電和接口需求。在輸入連續(xù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中，我們可以使用喚醒/中斷命令來禁用特定輸入的中斷。

（二）金屬/彈性開關(guān)監(jiān)測(cè)

金屬開關(guān)觸點(diǎn)由于接觸腐蝕，隨著時(shí)間推移接觸電阻會(huì)升高。MC33972為觸點(diǎn)提供了兩種設(shè)置，當(dāng)編程為金屬開關(guān)時(shí)，設(shè)備會(huì)在開關(guān)閉合的前20 ms 提供更高的濕潤(rùn)電流，以防止開關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生氧化物。如果需要更長(zhǎng)時(shí)間的濕潤(rùn)電流，可以發(fā)送濕潤(rùn)電流定時(shí)器命令來禁用定時(shí)器。

彈性開關(guān)觸點(diǎn)由碳制成，具有較高的接觸電阻。在使用彈性開關(guān)的應(yīng)用中，需要降低上拉和下拉電流，以防止觸點(diǎn)處的功率損耗過大，這可以通過編程較低的電流設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。

（三）模擬傳感器輸入（比例測(cè)量）

MC33972具有一個(gè)22選1的模擬多路復(fù)用器，通過在模擬命令中設(shè)置特定輸入的二進(jìn)制代碼，微控制器可以對(duì)22個(gè)輸入中的任何一個(gè)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在讀取電位計(jì)傳感器時(shí)，將電位計(jì)的滑臂接地并連接到模塊地，隨著滑臂改變傳感器的阻抗，輸入上的模擬電壓將代表傳感器的位置。

（四）功率MOSFET / LED驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)

由于MC33972的靈活編程特性，它可以用于驅(qū)動(dòng)像LED或MOSFET柵極這樣的小負(fù)載。在正常模式下，輸入為三態(tài)，確保連接到MC33972的LED或MOSFET在啟動(dòng)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。開關(guān)可編程輸入（SP0 - SP7）具有源極和漏極能力，可有效控制MOSFET柵極。

在MOSFET驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，通過一系列命令可以設(shè)置設(shè)備來驅(qū)動(dòng)MOSFET，同時(shí)可以使用SGn輸入比較器來監(jiān)測(cè)MOSFET在關(guān)斷狀態(tài)下的漏源電壓，實(shí)現(xiàn)開路負(fù)載檢測(cè)；在MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)下，可以使用模擬命令監(jiān)測(cè)漏極電壓。

對(duì)于LED應(yīng)用，推薦使用開關(guān)接地輸入，通過一系列命令可以方便地控制LED的開關(guān)。

（五）多MC33972設(shè)備模塊系統(tǒng)

在模塊系統(tǒng)中可以使用多個(gè)MC33972設(shè)備，SPI控制可以采用并行或串行方式。推薦采用串行方式控制多個(gè)設(shè)備，這樣在發(fā)送睡眠命令時(shí)，多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)入睡眠模式。當(dāng)使用WAKE功能來啟用電源時(shí)，所有WAKE引腳應(yīng)連接到電源的使能引腳；INT引腳可以連接到MCU的一個(gè)中斷引腳，也可以有各自獨(dú)立的中斷引腳。

五、總結(jié)

MC33972是一款功能強(qiáng)大、性能可靠的多開關(guān)檢測(cè)接口芯片，它的寬電源電壓范圍、低靜態(tài)電流、靈活的編程特性以及豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，使其成為汽車、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)和電信等領(lǐng)域的理想選擇。作為電子工程師，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中可以充分利用MC33972的這些特性，為我們的項(xiàng)目帶來更高效、更穩(wěn)定的解決方案。

大家在使用MC33972的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！