HART协议的应用我们已经介绍过不少了。这里我们主要阐述一下HART协议在工业中的另一种应用——调制解调器芯片SYM20C15进行应用设计。工业控制中,现场仪表普通采用4~20mA标准。为拓展现有仪表的数字化功能,使之不仅能够传输测量数据,还能够传输诊断信息,需要在已有的4~20mA模拟信号基础上增加数字通信能力。目前,大量使用的Rosemount公司研制的HART协议(High Addressable Remote Transducer)现场通信协议。SYM20C15是专为实现HART协议而设计的调制解调器芯片。
1 HART通信协议简介
HART协议使用频移键控FSK(Frequency Shift Keying)技术,将数字信号变换为音频信号,叠加到现场变送器和控制室之间的4~20mA电流环上来作数字通信。协议规定的信号频率(1200Hz代表1,2200Hz代表0)和传输速率(1200bit/s)符合美国Bell 202标准。这些音频正弦波的平均值为零,所以在现存的模拟信号中不增加直流成分,因此,在2根线上可以同时传送互不影响的模拟和数字信号。正是由于HART协议的这种优点,使它成为工业现场广泛应用的、事实上的工业标准。
2 SYM20C15引脚说明和特点
(1)SYM20C15引脚说明
SYM20C15为28脚PLCC封装,其引脚说明如表1所列。#p#
表1 SYM20C15引脚说明
引 脚 | 名 称 | 类 型 | 功能描述 | 备 注 |
1,5,7,8,9,14 | 测试 | 接地 | ||
2,3,4,25,28 | 测试 | 空 | ||
6 | /RESET | 输入 | 复位 | 低电平复位 |
10 | OTXA | 输出 | 调制器输出 | |
11 | IAREF | 输入 | 参考电压 | 供电电源3.3V时接1.235V;
供电电源5.0V时接2.5V |
12 | ICDREF | 输入 | 载波检测参考电压 | IAREF-ICDREF=80mV |
13 | OCBIAS | 设置工作电流 | 电源3.3V时连接500kΩ电阻到地;电源5.0V时连接1MΩ电阻到地 | |
15,22 | VDDA,VDD | 电源 | 接3.3V或5.0V | |
16 | IRXA | 输入 | 模拟接收滤波器输入 | |
17 | ORXAF | 输出 | 模拟接收滤波器输出 | |
18 | IRXAC | 输入 | 模拟接收比较器输入 | |
19 | OXTL | 输出 | 振荡器输出 | 460kHz |
20 | IXTL | 输入 | 振荡器输入 | 或接外部时钟 |
21 | Vss | 地 | ||
23 | INRTS | 输入 | 发送请求 | 低电平选择调制工作方式 |
24 | ITXD | 输入 | 调制器输入 | |
26 | ORXD | 输出 | 解调器输出 | |
27 | OSD | 输出 |
载波检测 |
(2)SYM20C15特点
◆符合HART协议物理层规范;
◆单片CMOS、低功耗、FSK调制解调器;
◆符合Bell 2020标准,传输率1200bit/s,半双工;
◆单电源3.3~5V供电;
◆需外部提供460.8kHz时钟;
◆5V供电时TTL兼容。