MAX14820/MAX14821傳感器/執(zhí)行器收發(fā)器的特殊注意事項

MAX14820/MAX14821是Maxim首款設(shè)計用于IO-Link?器件應(yīng)用的傳感器/執(zhí)行器收發(fā)器。兩款收發(fā)器都有一個板載C/Q驅(qū)動器，可在工作期間通過SPI?接口進(jìn)行調(diào)整。但是，必須考慮一些特殊注意事項，以避免錯誤地檢測喚醒事件。本應(yīng)用筆記討論了這些考慮因素。

IO 鏈路喚醒協(xié)議

在 IO-Link 系統(tǒng)中，主設(shè)備和設(shè)備之間的通信是點對點的，主設(shè)備發(fā)送請求消息，設(shè)備響應(yīng)該消息。在啟動期間，IO-Link主機(jī)啟動一個持續(xù)30μs至160μs的特殊喚醒電流脈沖，以啟動與器件的通信，同時自動調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率并檢查器件識別。

MAX14820/MAX14821是Maxim首款設(shè)計用于IO-Link器件應(yīng)用的傳感器/執(zhí)行器收發(fā)器。在這些應(yīng)用中，MAX14820/MAX14821充當(dāng)運行數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的微控制器的物理層接口。收發(fā)器檢測來自 C/Q 線路上 IO-Link 主機(jī)的 IO-Link 喚醒請求，然后使用/喚醒輸出引腳 （/WU） 輸出向微控制器生成喚醒信號。

正常喚醒檢測

MAX14820/MAX14821可以在任何可編程輸出模式（推挽、PNP或NPN）下，當(dāng)C/Q線短路80μs （典型值）時，檢測來自I/O鏈路主機(jī)的喚醒請求。當(dāng)在C/Q線路上檢測到有效的喚醒脈沖時，/WU輸出脈沖低電平持續(xù)190μs （典型值），向微控制器發(fā)出已收到喚醒請求的信號。只要啟用了 C/Q 驅(qū)動程序，喚醒檢測就可以正常工作。

圖1顯示了C/Q在推挽模式下的正常喚醒功能。主機(jī)在TX_脈沖期間保持C/Q線，觸發(fā)MAX14820/MAX14821上的喚醒脈沖。如此處所示，當(dāng)檢測到喚醒事件時，器件會在 /WU 輸出上生成脈沖。

圖1.推挽模式下的有效喚醒檢測（R1 = TXEN，CH3 = C/Q，CH4 = C/Q電流輸出，CH2 = TXC = TXQ，CH1 = /WU）。

特殊注意事項

在某些情況下，由于下游電路或較大的線路電容，如果C/Q線路保持高電平或低電平，MAX14820/MAX14821可能會在/WU輸出端產(chǎn)生意外的喚醒脈沖。在 C/Q 模式更改期間可能會發(fā)生這種情況的一個例子。圖 2 顯示了可能發(fā)生意外喚醒的情況。使用 SPI 接口將 C/Q 從推挽模式更改為 NPN 模式。TX_邏輯在喚醒請求持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦唠娖?，但由于線路上的電容較大，C/Q線路電壓下降非常緩慢。在TX_脈沖期間，C/Q電壓不會低于8V （min）驅(qū)動器輸出電壓低閾值，并錯誤地指示發(fā)生了喚醒事件。

圖2.從推挽模式更改為 NPN 模式時，/WU 上的意外喚醒脈沖（R1 = SCLK，R2 = /CS，CH1 = SDI，R3 = TXEN，CH3 = C/Q，CH2 = TXC = TXQ，CH4 = /WU）。

當(dāng)C/Q驅(qū)動器使能時，MAX14820/MAX14821上的喚醒檢測電路不能被禁用。但是，一些簡單的硬件或軟件調(diào)整可能會抵消模式轉(zhuǎn)換期間喚醒檢測的效果。

純軟件響應(yīng)是對控制器進(jìn)行編程，使其在模式更改后立即忽略 /WU 輸出上的脈沖，從而在確認(rèn)喚醒事件有效之前為線路提供放電時間。

要在此期間實際禁用意外喚醒脈沖，需要包括硬件和軟件更改的解決方案。C/Q 驅(qū)動器可以通過 TXEN 輸入引腳或在 CQConfig 寄存器中設(shè)置 C/QDEn 位來使能，因此在模式更改期間必須禁用這兩個控件。為此，請按照以下步驟操作：

將 TXEN 輸入引腳拉低。

將 C/QDEn 位設(shè)置為 0。

更改 C/Q 收發(fā)器模式。

等待，然后再再次打開收發(fā)器（通過將 TXEN 拉高或?qū)?C/QDEn 設(shè)置為 1）。計算所需的等待時間，t放電，然后使用以下公式進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換：

t放電= C線× （V抄送- 8V）/[I放電]

其中 C線是 C/Q 線路上的最大預(yù)期電容，I放電是線路電容的放電率。如果C/Q驅(qū)動器在模式轉(zhuǎn)換后立即處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，則I放電是 C/Q 引腳上的弱下拉電流 （100μA （最小值）、400μA （最大值））。為了減少放電延遲，還可以使能9mA （最大值）C/Q負(fù)載電流，在驅(qū)動器重新使能時禁用負(fù)載。

圖3顯示了C/Q線路下游大電容放電時的模式轉(zhuǎn)換示例。在模式更改軟件命令期間，C/QDEn 位設(shè)置為 0，TXEN 脈沖設(shè)置為低電平，直到所有預(yù)期的TX_脈沖完成。在C/Q線路上的電壓降至8V （最小值）門限以下后，通過將TXEN拉高再次使能C/Q驅(qū)動器。顯然，在這些條件下，設(shè)備不會在 /WU 上產(chǎn)生脈沖。

圖3.從推挽模式更改為 NPN 模式時，/WU 上的意外喚醒脈沖（R1 = SCLK，R2 = /CS，CH1 = SDI，R3 = TXEN，CH3 = C/Q，CH2 = TXC = TXQ，CH4 = /WU）。

審核編輯：郭婷