HART協(xié)議的芯片設(shè)計(jì)原理
HART協(xié)議的應(yīng)用我們已經(jīng)介紹過(guò)不少了。這里我們主要闡述一下HART協(xié)議在工業(yè)中的另一種應(yīng)用——調(diào)制解調(diào)器芯片SYM20C15進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)。工業(yè)控制中，現(xiàn)場(chǎng)儀表普通采用4～20mA標(biāo)準(zhǔn)。為拓展現(xiàn)有儀表的數(shù)字化功能，使之不僅能夠傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，還能夠傳輸診斷信息，需要在已有的4~20mA模擬信號(hào)基礎(chǔ)上增加數(shù)字通信能力。目前，大量使用的Rosemount公司研制的HART協(xié)議（High Addressable Remote Transducer）現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議。SYM20C15是專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議而設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器芯片。
1 HART通信協(xié)議簡(jiǎn)介
HART協(xié)議使用頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying）技術(shù)，將數(shù)字信號(hào)變換為音頻信號(hào)，疊加到現(xiàn)場(chǎng)變送器和控制室之間的4～20mA電流環(huán)上來(lái)作數(shù)字通信。協(xié)議規(guī)定的信號(hào)頻率（1200Hz代表1，2200Hz代表0）和傳輸速率（1200bit/s）符合美國(guó)Bell 202標(biāo)準(zhǔn)。這些音頻正弦波的平均值為零，所以在現(xiàn)存的模擬信號(hào)中不增加直流成分，因此，在2根線(xiàn)上可以同時(shí)傳送互不影響的模擬和數(shù)字信號(hào)。正是由于HART協(xié)議的這種優(yōu)點(diǎn)，使它成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用的、事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2 SYM20C15引腳說(shuō)明和特點(diǎn)
（1）SYM20C15引腳說(shuō)明
SYM20C15為28腳PLCC封裝，其引腳說(shuō)明如表1所列。#p#
表1 SYM20C15引腳說(shuō)明
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 類(lèi) 型 | 功能描述 | 備 注 |
| 1,5,7,8,9,14 | 測(cè)試 | 接地 | ||
| 2,3,4,25,28 | 測(cè)試 | 空 | ||
| 6 | /RESET | 輸入 | 復(fù)位 | 低電平復(fù)位 |
| 10 | OTXA | 輸出 | 調(diào)制器輸出 | |
| 11 | IAREF | 輸入 | 參考電壓 | 供電電源3.3V時(shí)接1.235V；
供電電源5.0V時(shí)接2.5V |
| 12 | ICDREF | 輸入 | 載波檢測(cè)參考電壓 | IAREF-ICDREF=80mV |
| 13 | OCBIAS | 設(shè)置工作電流 | 電源3.3V時(shí)連接500kΩ電阻到地；電源5.0V時(shí)連接1MΩ電阻到地 | |
| 15,22 | VDDA,VDD | 電源 | 接3.3V或5.0V | |
| 16 | IRXA | 輸入 | 模擬接收濾波器輸入 | |
| 17 | ORXAF | 輸出 | 模擬接收濾波器輸出 | |
| 18 | IRXAC | 輸入 | 模擬接收比較器輸入 | |
| 19 | OXTL | 輸出 | 振蕩器輸出 | 460kHz |
| 20 | IXTL | 輸入 | 振蕩器輸入 | 或接外部時(shí)鐘 |
| 21 | Vss | 地 | ||
| 23 | INRTS | 輸入 | 發(fā)送請(qǐng)求 | 低電平選擇調(diào)制工作方式 |
| 24 | ITXD | 輸入 | 調(diào)制器輸入 | |
| 26 | ORXD | 輸出 | 解調(diào)器輸出 | |
| 27 | OSD | 輸出 |
載波檢測(cè) |
（2）SYM20C15特點(diǎn)
◆符合HART協(xié)議物理層規(guī)范；
◆單片CMOS、低功耗、FSK調(diào)制解調(diào)器；
◆符合Bell 2020標(biāo)準(zhǔn)，傳輸率1200bit/s，半雙工；
◆單電源3.3～5V供電；
◆需外部提供460.8kHz時(shí)鐘；
◆5V供電時(shí)TTL兼容。
