本應用筆記介紹了如何將DS8500 HART調制解調器用于過程控制應用程序。本文介紹了如何將DS8500連接到微控制器和4-20mA電流環路,以確保正確的HART通信。本應用筆記介紹了用于HART?通信的DS8500單芯片調制解調器。該文檔應與DS8500數據表一起使用。盡管應用的特定要求可能會有所不同,但此處顯示的參考設計是實現過程控制電路的基本示例。
HART概述
高速公路可尋址遠程傳感器(HART)通信是數字信號的常用傳輸模式,數字信號疊加在4–20mA電流環路的模擬信號上。HART協議基于相位連續頻移鍵控(FSK)技術。位0被調制為2200Hz正弦信號,位1被調制為1200Hz正弦信號,波特率為1200bps。這兩個頻率可以很容易地疊加在DC至10Hz范圍內的模擬電流環路信號上,而不會影響任何一個信號。HART協議的這種獨特性質允許在同一條線上同時進行模擬和數字通信。
DS8500 HART調制解調器
DS8500是HART調制解調器,可為過程控制應用提供相位連續的FSK調制和解調。該設備是功能豐富的低功耗調制解調器,可以滿足HART Communication Foundation設置的物理層規范。DS8500具有許多功能,使用戶可以輕松有效地設計需要HART調制解調器的過程控制系統。
- 可靠的信號檢測
- 很少的外部組件
- 正弦輸出信號
- 低功耗
- 標準3.6864MHz晶體
內部數字信號處理技術可實現可靠的FSK_IN信號檢測;只需很少的外部組件即可將HART信號與噪聲分離。FSK_OUT是一個正弦信號,可為系統提供最低的諧波失真。圖1顯示了智能過程變送器中DS8500的頂級框圖。該設計突出了HART調制解調器與其他外部IC之間的接口。
DS8500的基本操作
DS8500需要3.6864MHz時鐘作為輸入源,精度為±1%,以保證正常工作。圖2顯示了時鐘源的典型電路。當XCEN設置為高電平時,用戶可以直接將外部時鐘驅動到XTAL1引腳上。如果需要外部3.6864MHz晶振,則應將XCEN設置為低電平,并且需要將晶振連接在XTAL1和XTAL2之間。
微控制器接口
HART協議要求信號以特定的11位UART格式進行通信:起始位,8個數據位,一個奇偶校驗位和一個停止位。DS8500的調制器和解調器模塊需要與微控制器UART接口以滿足協議要求。
在解調器模式下,DS8500需要一個有效的UART啟動信號來同步數據通信。HART調制解調器和微控制器之間的接口也如圖1所示。回頭參考圖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的數字信號數據,它將調制為FSK_OUT信號。D_OUT是從DS8500輸出的數字信號數據,已從FSK_IN信號中解調出來。RTS接收微控制器的請求,以啟動調制解調器的解調(Rx)或調制(Tx)模式。
低電平有效RST提供了對DS8500的復位,并確保所有內部寄存器和濾波器均從已知的默認值啟動。OCD是一個載波檢測信號,它確定解調器輸入端具有有效幅度的FSK信號。OCD上的邏輯高電平表示FSK_IN信號幅度大于120mV。邏輯低電平表示FSK_IN信號幅度小于80mV或沒有載波信號。可選地,微控制器可以為DS8500提供3.6864MHz的時鐘。
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