如何將DS8500連接到微控制器和4-20mA電流環(huán)路

本應(yīng)用筆記介紹了如何將DS8500 HART調(diào)制解調(diào)器用于過程控制應(yīng)用程序。本文介紹了如何將DS8500連接到微控制器和4-20mA電流環(huán)路，以確保正確的HART通信。本應(yīng)用筆記介紹了用于HART?通信的DS8500單芯片調(diào)制解調(diào)器。該文檔應(yīng)與DS8500數(shù)據(jù)表一起使用。盡管應(yīng)用的特定要求可能會(huì)有所不同，但此處顯示的參考設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)過程控制電路的基本示例。

HART概述

高速公路可尋址遠(yuǎn)程傳感器（HART）通信是數(shù)字信號(hào)的常用傳輸模式，數(shù)字信號(hào)疊加在4–20mA電流環(huán)路的模擬信號(hào)上。HART協(xié)議基于相位連續(xù)頻移鍵控（FSK）技術(shù)。位0被調(diào)制為2200Hz正弦信號(hào)，位1被調(diào)制為1200Hz正弦信號(hào)，波特率為1200bps。這兩個(gè)頻率可以很容易地疊加在DC至10Hz范圍內(nèi)的模擬電流環(huán)路信號(hào)上，而不會(huì)影響任何一個(gè)信號(hào)。HART協(xié)議的這種獨(dú)特性質(zhì)允許在同一條線上同時(shí)進(jìn)行模擬和數(shù)字通信。

DS8500 HART調(diào)制解調(diào)器

DS8500是HART調(diào)制解調(diào)器，可為過程控制應(yīng)用提供相位連續(xù)的FSK調(diào)制和解調(diào)。該設(shè)備是功能豐富的低功耗調(diào)制解調(diào)器，可以滿足HART Communication Foundation設(shè)置的物理層規(guī)范。DS8500具有許多功能，使用戶可以輕松有效地設(shè)計(jì)需要HART調(diào)制解調(diào)器的過程控制系統(tǒng)。

• 可靠的信號(hào)檢測(cè)
• 很少的外部組件
• 正弦輸出信號(hào)
• 低功耗
• 標(biāo)準(zhǔn)3.6864MHz晶體

內(nèi)部數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)可靠的FSK_IN信號(hào)檢測(cè)；只需很少的外部組件即可將HART信號(hào)與噪聲分離。FSK_OUT是一個(gè)正弦信號(hào)，可為系統(tǒng)提供最低的諧波失真。圖1顯示了智能過程變送器中DS8500的頂級(jí)框圖。該設(shè)計(jì)突出了HART調(diào)制解調(diào)器與其他外部IC之間的接口。

DS8500的基本操作

時(shí)鐘

DS8500需要3.6864MHz時(shí)鐘作為輸入源，精度為±1％，以保證正常工作。圖2顯示了時(shí)鐘源的典型電路。當(dāng)XCEN設(shè)置為高電平時(shí)，用戶可以直接將外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)到XTAL1引腳上。如果需要外部3.6864MHz晶振，則應(yīng)將XCEN設(shè)置為低電平，并且需要將晶振連接在XTAL1和XTAL2之間。

微控制器接口

HART協(xié)議要求信號(hào)以特定的11位UART格式進(jìn)行通信：起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)奇偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位。DS8500的調(diào)制器和解調(diào)器模塊需要與微控制器UART接口以滿足協(xié)議要求。

在解調(diào)器模式下，DS8500需要一個(gè)有效的UART啟動(dòng)信號(hào)來同步數(shù)據(jù)通信。HART調(diào)制解調(diào)器和微控制器之間的接口也如圖1所示?；仡^參考圖1，微控制器必須包含通信所需的HART軟件堆棧。D_IN是輸入到DS8500的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，它將調(diào)制為FSK_OUT信號(hào)。D_OUT是從DS8500輸出的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，已從FSK_IN信號(hào)中解調(diào)出來。RTS接收微控制器的請(qǐng)求，以啟動(dòng)調(diào)制解調(diào)器的解調(diào)（Rx）或調(diào)制（Tx）模式。

低電平有效RST提供了對(duì)DS8500的復(fù)位，并確保所有內(nèi)部寄存器和濾波器均從已知的默認(rèn)值啟動(dòng)。OCD是一個(gè)載波檢測(cè)信號(hào)，它確定解調(diào)器輸入端具有有效幅度的FSK信號(hào)。OCD上的邏輯高電平表示FSK_IN信號(hào)幅度大于120mV。邏輯低電平表示FSK_IN信號(hào)幅度小于80mV或沒有載波信號(hào)?？蛇x地，微控制器可以為DS8500提供3.6864MHz的時(shí)鐘。

編輯：hfy