通信速率为固定9600波特率的IrDA标准协议栈控制器

2005MicrochipTechnologyInc.初稿DS21790A_CN第1页MCP2140特性•实现了IrDA®标准，包括：-IrLAP-IrLMP-IAS-TinyTP-IrCOMM（9线“Cooked”服务级别）•提供IrDA标准物理信令层支持，包括：-双向通信-实现CRC-9600bps固定通信速率•包括UART-IrDA标准编/解码功能：-易于与业界标准的UART和红外线收发器连接•用于连接数据通信设备（DataCommunicationsEquipment，DCE）或数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）系统的UART接口•支持发送/接收格式（位宽）：-1.63µs•硬件UART支持：-9.6kbps波特率-29字节的数据缓存•支持的红外功能：-9.6kbps波特率-64字节的数据包•作为从设备（SecondaryDevice）工作•自动低功耗模式-当没有IR活动（PHACT=L）时60µACMOS技术•低功耗而高速的CMOS技术•完全静态设计•低电压工作•工业级温度范围•低功耗-3.0V和7.3728MHz时1mA（典型值）封装类型结构框图2345678910123456789119181615141312111718171514131211101620OSC2OSC1/CLKIVSSVSSVDDVDDRXPDCDCTSRTSTXRXRIDSRDTRTXIRPHACTRESETNCRXPDREFVSSTXRXRITXIRPHACTRESETNCRXPDREFOSC2OSC1/CLKIVDDRXPDCDCTSRTSDSRDTRMCP2140MCP2140PDIP，SOICSSOP编码及协议TXTXIRRXRXPDMCP2140RTSCDCTSDSRDTRRIOSC1OSC2及解码RXPDREF处理器+-PHACT逻辑UART控制协议处理器电路波特率发生器通信速率为固定9600波特率的IrDA®标准协议栈控制器MCP2140DS21790A_CN第2页初稿2005MicrochipTechnologyInc.MCP2140系统框图解码编码TXTXIRRXI/OMCP2140PICmicro®SOSIUART波特率发生器UART控制逻辑电路RXPDRXPDREF+-IRLEDIR接收检测电路IR光二极管RTSCTSDSRDTRCDRIPHACTUART流I/OI/OI/OI/OI/OI/O控制(1)MCP2140状态(1)注1：不要求单片机的所有I/O引脚都连接到MCP2140。单片机2005MicrochipTechnologyInc.初稿DS21790A_CN第3页MCP21401.0器件概述MCP2140是实现IrDA标准无线连接的低引脚数（18引脚）器件，它易于使用且颇具成本效益。MCP2140支持IrDA标准协议“栈”，位编/解码以及低成本分立式IR接收器电路。串行和IR接口波特率为固定的9600bps。串行和IR接口的波特率取决于器件频率，但IrDA标准操作要求器件频率为7.3728MHz。在搜索（Discover）阶段，MCP2140将向主设备（PrimaryDevice）指定IR波特率。MCP2140可用于数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）等应用中，位于UART和红外光收发器之间。MCP2140为异步串行数据流编码，将每个数据位转换为相应红外（IR）格式的脉冲。接收到的IR脉冲被解码后由协议处理器状态机处理。协议处理器以UART格式串行数据发送相应的数据字节到主机控制器。MCP2140支持“点对点”应用，即：具备一个主设备和一个从设备。MCP2140作为从设备工作，不支持“多点”应用。使用红外线发送数据需要一些硬件并使用专门的通信协议。IrDA标准规范对这些协议和硬件要求作了详细说明。MCP2140的编/解码功能设计与IrDA标准物理层元件兼容。这一部分标准常被称为“IrPHY”。完整的IrDA标准规范可至IrDA网站下载。1.1应用MCP2140红外通信控制器支持IrDA标准，为嵌入式系统设计人员提供了实现IrDA标准无线连接的昀简便的方法。图1-1显示了典型应用框图，表1-2给出了引脚定义。表1-1：特性概述红外通信是一种使用红外线的无线双向数据连接，红外线由低成本的收发器信号技术产生。它为两个设备之间提供了可靠的通信。红外技术提供了：•用于连接便携式计算设备的通用标准•简单易行的实现方式•与其他连接方案相比，是较经济的选择•可靠而高速的连接•能在任何环境下安全使用（甚至可在空中旅行时使用）•省却了电缆的麻烦•允许PC和其他电子设备（如：PDA和蜂窝电话等）之间进行通信•允许用户进行方便的连接从而提高了移动性MCP2140可以方便地为使用串行数据的嵌入式应用添加IrDA标准无线连接。图1-1显示了MCP2140在一个嵌入式系统中的典型应用。支持打印机的IrDA协议不包括在IrCOMM9线“Cooked”服务级别中。特性MCP2140串行通信UART，IR波特率选择固定低功耗模式有复位（及延时）RESET，POR（PWRT和OST）封装18引脚DIP和SOIC，20引脚SSOPMCP2140DS21790A_CN第4页初稿2005MicrochipTechnologyInc.图1-1：系统框图解码编码TXTXIRRXI/OMCP2140PICmicro®SOSIUART波特率发生器UART控制逻辑电路RXPDRXPDREF+-IRLEDIR接收检测电路IR光二极管RTSCTSDSRDTRCDRIPHACTUARTI/OI/OI/OI/OI/OI/O流控制(1)MCP2140状态(1)注1：不要求单片机的所有I/O引脚都连接到MCP2140。单片机2005MicrochipTechnologyInc.初稿DS21790A_CN第5页MCP2140表1-2：MCP2140正常操作的引脚描述（DCE）引脚名称引脚号引脚类型缓冲器类型PDIPSOICSSOP说明RXPDREF111IAIR接收光检测二极管参考电压。此电压典型值在VDD/2以内。TXIR222O—异步发送到IrDA收发器。PHACT333OC—协议处理器工作。指示MCP2140协议处理器的状态。此为集电极开路输出，因而可能需要一个外部上拉电阻。1=协议处理器处于搜索或NRM状态0=协议处理器处于NDM状态或MCP2140为低功耗模式RESET444IST器件复位VSS555,6—P逻辑电路和I/O引脚的参考地NC667I—无连接TX778ITTL从主机控制器UART异步接收RX889O—异步发送到主机控制器UARTRI9910ITTL铃声指示。此位的状态被发送到IrDA主设备。1=未出现振荡指示0=出现振荡指示DSR101011O—数据建立就绪。指示MCP2140已经与主设备建立了有效的IrDA链路(1)。此信号由本地仿真，与IrDA主设备的DTR位无关。1=IR链路未建立（无IR链路）0=IR链路已建立（IR链路）DTR111112ITTL数据终端就绪。指示连到MCP2140的嵌入式设备准备就绪可接收IR数据。此位状态通过IrCOMM所带的IrDADSR位传到IrDA主设备。1=嵌入式设备未就绪0=嵌入式设备就绪CTS121213O—已清零可发送。指示MCP2140准备就绪从主机控制器接收数据。此信号由本地仿真，与IrDA主设备的CTS/RTS位无关。1=主机控制器不应发送数据0=主机控制器可以发送数据图注：TTL=TTL兼容输入ST=带有CMOS电平的施密特触发器A=模拟P=功率CMOS=CMOS兼容输入OC=集电极开路输出I=输入O=输出注1：DTR输出引脚的状态不反映IrDA主设备DTR位的状态。MCP2140DS21790A_CN第6页初稿2005MicrochipTechnologyInc.RTS131314ITTL请求发送。指示主机控制器准备就绪，可从MCP2140接收数据。此信号由本地仿真，与IrDA主设备的CTS/RTS位无关。1=主机控制器未就绪接收数据0=主机控制器就绪可接收数据VDD141415,16—P逻辑电路和I/O引脚的正电源电压。OSC2151517O—振荡器晶振输出。OSC1/CLKIN161618ICMOS振荡器晶振输入/外部时钟源输入。CD171719IST载波检测。此位的状态通过IrDA的CD位发送到IrDA主设备。1=无载波信号出现0=有载波信号出现RXPD181820IAIRRX光检测二极管输入。要求此输入信号为一个脉冲以指示一个IR位。当信号幅值超过RXPDREF引脚设置的幅值阈值时，检测到IR位。此脉冲的昀小和昀大值在参数IR131A中作了规定。表1-2：MCP2140正常操作的引脚描述（DCE）（续）引脚名称引脚号引脚类型缓冲器类型PDIPSOICSSOP说明图注：TTL=TTL兼容输入ST=带有CMOS电平的施密特触发器A=模拟P=功率CMOS=CMOS兼容输入OC=集电极开路输出I=输入O=输出注1：DTR输出引脚的状态不反映IrDA主设备DTR位的状态。2005MicrochipTechnologyInc.初稿DS21790A_CN第7页MCP21402.0器件操作在给定器件时钟为7.3728MHz时，MCP2140串行接口和IR波特率为固定的9600波特率。2.1上电只要器件上电（参数D003），就发生上电定时器延时（参数33），接着是振荡器起振定时器延时（参数32）。一旦这些延时结束，就可开始与器件通信。通信从红外收发器一端和控制器的UART接口进行开始。2.2器件复位当RESET引脚为低电平状态时，MCP2140被迫使进入复位状态。一旦RESET变为高电平，就发生器件复位时序。此时序一旦结束，器件就开始正常操作。2.3器件时钟MCP2140的操作需要一个时钟源。这个时钟源用于建立器件时序，包括器件的“位时钟”。2.3.1时钟源时钟源可由以下之一提供：•晶振•谐振器•外部时钟时钟源的频率必须是7.3728MHz（电气特性参数1A）以使器件以9600bps的速率通信。2.3.1.1晶振/陶瓷谐振器可在OSC1和OSC2引脚连接晶体或陶瓷谐振器以产生振荡（图2-1）。MCP2140振荡器设计要求使用平行切割的晶体。使用串行的切割晶体其频率可能超出晶体厂商的规定值。图2-1：晶振工作（陶瓷谐振器）表2-1：陶瓷谐振器的电容选择表2-2：晶振的电容选择频率OSC1（C1）OSC2（C2）7.3728MHz10-22pF10-22pF注：增大电容可提高振荡器的稳定性，但也延长了起振时间。这些值仅供设计参考。由于每个谐振器具有其自身的特性，用户应咨询谐振器生产厂商以了解合适的外部元件值。频率OSC1（C1）OSC2（C2）7.3728MHz15-30pF15-30pF注：增大电容可提高振荡器的稳定性，但也延长了起振时间。这些值仅供设计参考。为避免过驱动具有低驱动电平参数的晶体，可能需要Rs。由于每个谐振器具有其自身的特性，用户应咨询谐振器生产厂商以了解合适的外部元件值。参见表2-1和表2-2中C1和C2的推荐值。注：AT条形切割的晶体可能需要串接一个电阻。C1C2XTALOSC2RSOSC1RF连到内部MCP2140（注）逻辑电路MCP2140DS21790A_CN第8页初稿2005MicrochipTechnologyInc.2.3.1.2外部时钟当某些应用中已经存在外部时钟时，如果此外部时钟源满足4.3节“时序图和规范”中所列出的AC/DC时序要求，用户可以用它直接驱动MCP2140。图2-2显示了如何配置外部时钟电路。图2-2：外部时钟2.3.2位时钟器件晶振用于产生通信位时钟（BITCLK）。每个位时间有16个BITCLK。BITCLK用于产生启动位和八个数据位。当数据发送结束后（不用于数据接收），停止位使用BITCLK。此时钟采用固定频率且频率变化昀小（由晶振生产商规定）。来自外