《通信速率为固定9600波特率的IrDA标准协议栈控制器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信速率为固定9600波特率的IrDA标准协议栈控制器.pdf（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 1 页MCP2140特性特性 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-9600 bps 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（Data Communications Equipment，DCE）或数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE
2、）系统的 UART 接口 支持发送/接收格式（位宽）：-1.63 s 硬件 UART 支持：-9.6 kbps 波特率-29 字节的数据缓存 支持的红外功能：-9.6 kbps 波特率-64 字节的数据包 作为从设备（Secondary Device）工作 自动低功耗模式-当没有 IR 活动（PHACT=L）时 60 ACMOS 技术技术 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 7.3728 MHz 时 1 mA（典型值）封装类型封装类型结构框图结构框图 234567891012345678911918161514131211171817
3、1514131211101620OSC2OSC1/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通信速率为固定 9600 波特率的波特率的
4、IrDA 标准协议栈控制器标准协议栈控制器MCP2140DS21790A_CN 第 2 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.MCP2140 系统框图系统框图解码编码TXTXIRRXI/OMCP2140PICmicroSOSIUART波特率发生器UART控制逻辑电路RXPDRXPDREF+-IR LEDIR 接收检测电路IR 光二极管RTSCTSDSRDTRCDRIPHACT UART 流I/OI/OI/OI/OI/OI/O 控制(1)MCP2140 状态(1)注注 1：不要求单片机的所有 I/O 引脚都连接到 MCP2140。单片机单片机 2005 Micr
5、ochip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 3 页MCP21401.0器件概述器件概述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 9600 bps。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 7.3728 MHz。在搜索（Discover）阶段，MCP2140将向主设备（Primary Device）指定 IR 波特率。MCP2140 可用于数据通
6、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“
7、IrPHY”。完整的IrDA标准规范可至IrDA网站www.IrDA.org下载。1.1应用应用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标准无线连接的最简便的方法。图 1-1 显示了典型应用框图，表 1-2 给出了引脚定 义。表表 1-1：特性概述：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
8、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 IrCOMM 9 线“Cooked”服务级别中。特性特性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 页初稿初稿 2005
9、 Microchip Technology Inc.图图 1-1：系统框图：系统框图 解码编码TXTXIRRXI/OMCP2140PICmicroSOSIUART波特率发生器UART控制逻辑电路RXPDRXPDREF+-IR LEDIR 接收检测电路IR 光二极管RTSCTSDSRDTRCDRIPHACT UART I/OI/OI/OI/OI/OI/O流控制(1)MCP2140状态(1)注注 1：不要求单片机的所有 I/O 引脚都连接到 MCP2140。单片机单片机 2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 5 页MCP2140表表 1-2
10、：MCP2140 正常操作的引脚描述（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引脚名称引脚号引脚类型缓冲器类型PDIPSOICSSOP说明说明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RESET 444IST器件复位VSS 555,6P逻辑电路和 I/O 引
11、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 UART RI9910ITTL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 I
12、rDA DSR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：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 页初稿初稿 2005 Microc
13、hip Technology Inc.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VDD 141415,16P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RXPD181820IAIR RX 光
14、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。此脉冲的最小和最大值在参数 IR131A中作了规定。表表 1-2：MCP2140 正常操作的引脚描述（正常操作的引脚描述（DCE）（续）（续）引脚名称引脚号引脚类型缓冲器类型引脚名称引脚号引脚类型缓冲器类型PDIPSOICSSOP说明图注：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=输出注注1：DTR 输出引脚的状态不反映 IrDA 主设备 DTR
15、位的状态。2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 7 页MCP21402.0器件操作器件操作在给定器件时钟为 7.3728 MHz 时，MCP2140 串行接 口和 IR 波特率为固定的 9600 波特率。2.1上电上电只要器件上电（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，
16、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 7.3728 MHz（电气特性参数 1A）以使器件以 9600 bps 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。图图 2-1：晶振工作（陶瓷谐振器）：晶振工作（陶瓷谐振器）表
17、表 2-1：陶瓷谐振器的电容选择：陶瓷谐振器的电容选择 表表 2-2：晶振的电容选择：晶振的电容选择 频率频率OSC1（C1）OSC2（C2）7.3728 MHz10-22 pF10-22 pF注：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。频率频率OSC1（C1）OSC2（C2）7.3728 MHz15-30 pF15-30 pF注：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
18、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：注：AT 条形切割的晶体可能需要串接一个电阻。C1C2XTALOSC2RS OSC1RF连到内部MCP2140（注）（注）逻辑电路MCP2140DS21790A_CN 第 8 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.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。图图 2-2
19、：外部时钟：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最小（由晶振生产商规定）。来自外部MCP2140OSC1OSC2开路系统的时钟 2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 9 页MCP21402.4主机主机 UART 接口接口主机 UART 接口与主机控制器通信。此接口有八个相关信号：TX，RX，RTS，CTS，DSR，DTR，CD 和 RI
20、。其中有几个信号是本地产生的（不传递到 IR 接口上）。主机 UART 是半双工接口，即系统或进行发送或进行接收，但两者不能同时进行。2.4.1波特率当器件频率为7.3728 MHz时，MCP2140串行接口（TX 和 RX 引脚）的波特率为固定的 9600 bps。2.4.2发送当控制器发送串行数据到 MCP2140 时，要求控制器的波特率与 MCP2140 串行端口的波特率匹配。2.4.3接收当控制器从 MCP2140 接收串行数据时，要求控制器的波特率与 MCP2140 串行端口的波特率匹配。2.4.4硬件握手协议利用三个主机 UART 信号控制主机控制器和 MCP2140之间的握手操作
21、。它们是：DSR RTS CTS2.4.4.1DSRDSR信号是用来指示MCP2140和主设备之间已建立了数据链路。请参见 2.14 节“MCP2140 的连接方式”了 解如何进行器件连接。2.4.4.2RTSRTS信号用于通知MCP2140主机控制器已准备就绪可接收串行数据。一旦收到 IR 数据包，RTS 信号电平将拉低以将收到的数据转发到主机控制器。如果RTS信号保持高电平，将发生 IR 链路超时，MCP2140 将与主设备断开。2.4.4.3CTS由于缓冲器的限制，MCP2140 本地产生 CTS 信号。MCP2140 使用一个 64 字节的缓冲器，用于保存来自 IR主机的数据。另外提供
22、一个 29 字节的缓冲器，用来为来自 UART 串行端口的数据提供缓冲。MCP2140 能同时处理 IR 数据和主机 UART 串行端口数据。还提供了一个硬件握手引脚（CTS），当主机 UART 缓冲器不可用时，用该引脚禁止主机控制器发送串行数据（图 2-3）。图 2-4 为使用 CTS 信号的主机 UART 流控制的流程图。图图 2-3：主机：主机 UART CTS 信号和器件缓冲器信号和器件缓冲器 注注1：MCP2140 本地产生几个非数据信号。2：MCP2140仿真3线串行连接（TXD、RXD和 GND）。收发器的发送数据（TXD）、接收数据（RXD）信号和 CD 的状态。RI 和 DT
23、R 输入引脚将信号往复传递到主设备。3：RTS 和 CTS 信号由本地仿真。注：注：当 CTS 输出信号为高电平时，UART FIFO 将储存最多 6 个字节。这使得器件对 CTS信号时间的变化做出缓慢响应，以停止发送更多数据（例如一个调制解调器）。CTS接收缓冲器空MCP2140 可接收数据接收缓冲器有 22 字节，接收缓冲器满接收缓冲器空MCP2140 可接收数据IR 数据包发送（29 字节）CTS 引脚拉高IR 数据包开始发送MCP2140DS21790A_CN 第 10 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.图图 2-4：主机：主机 UART CTS
24、流控制流程图流控制流程图 发送字节CTS 低电平？YNCNTR=6CTS 低电平？YNDTR 低电平？YN发送字节CTS 低电平？YNCNTR=CNTR-1CNTR=0？YNIR 流开始IR 链路断开 2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 11 页MCP21402.5编码器编码器/解码器解码器编码器将 UART 格式数据转化为 IrDA 标准格式数据，解码器将 IrDA 标准格式数据转化为 UART 格式数据。2.5.1编码器（调制）MCP2140 的 UART 接收到的（在 TX 引脚上）要被发送的（在 TXIR 引脚上）数据需要被调
25、制。此调制信号驱动 IR 收发器模块。图 2-5 为调制信号的编码。每个位时间由 16 个位时钟组成。如果要发送的值（由TX 引脚决定）为逻辑低电平，TXIR 引脚将输出 7 个位时钟周期的低电平，3 个位时钟周期的逻辑高电平或最少 1.6 s（见参数 IR121）。其余 6 个位时钟周期将为 低电平。如果要发送的值为逻辑高电平，TXIR 引脚将在整个 16 个位时钟周期内输出低电平。图图 2-5：编码：编码 注：注：如图 2-5 所示，TXIR 引脚上的信号实际上 并不与TX引脚上发送的位值在时间上排列相同。显示的 TX 位的值表示要被传送到TXIR 引脚的值。BITCLKTX 位TXIR0
26、1000116 CLK7 CLK启动位数据 bit 0数据 bit 1数据 bit 2数据 bit.24 Tosc 的值MCP2140DS21790A_CN 第 12 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.2.5.2解码器（解调）来自 IR 收发器模块（在 RXIR 引脚上）的调制信号（数据）需要被解调以形成接收数据（在 RX 引脚上）。一旦发生了数据字节的解调，接收数据就由 MCP2140UART 发送（在 RX 引脚上）。图 2-6 为调制信号的解 调。每个位时间由 16 个位时钟组成。如果要接收的值为逻辑低电平，RXIR 引脚将先输出 3 个位时钟周期或
27、最少1.6 s 的低电平。其余 13 个位时钟周期（或最多 16 个 位时钟周期）将为高电平。如果被接收的值为逻辑高电平，RXIR 引脚将在整个 16 个位时钟周期内输出高电平。RX 引脚上的电平在整个 16 个位时钟周期内为相应状态。2.6IR 端口波特率端口波特率MCP2140 的 IR 端口（TXIR 和 RXIR 引脚）的波特率为固定的默认速率 9600 bps。在 NDM 期间，主设备将 会收到此参数。主机 UART 波特率和 IR 端口波特率相同。图图 2-6：解码：解码 注：注：如图 2-6所示，RX引脚上的信号实际上并 不与 RXIR 引脚接收的值在时间上排列相同。显示的RXI
28、R位的值表示是要被传送到RX 引脚的值。BITCLKRXRXIR 位的值010001 1.6 s（最多 3 个 CLK）13 CLK 16 CLK16 CLK16 CLK16 CLK16 CLK16 CLK16 CLK启动位数据 bit 0数据 bit 1数据 bit 2数据 bit.（CLK）RXPDRXPDREF 2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 13 页MCP21402.7MCP2140 支持的支持的 IrDA 数据协议数据协议MCP2140 支持必需的 IrDA 标准协议如下：物理信令层（PHY）链路访问协议（IrLAP）链
29、路管理协议/信息访问服务（IrLMP/IAS）MCP2140 也支持一些可选的 IrDA 标准数据协议。MCP2140 实现的可选协议为：Tiny TP IrCOMM图 2-7 为 IrDA 数据协议栈和 MCP2140 实现的元件。图图 2-7：IrDA 数据协议栈数据协议栈 2.7.1IRCOMMIrCOMM 提供支持串行和并行端口仿真的方法。这在原有COM应用中是很有用的，例如打印机和调制解调器。IrCOMM 标准是一种语法，允许主设备将从设备当作一个串行设备。IrCOMM 允许模拟各种性能的串行或并行（打印机）连接。MCP2140支持IrCOMM 9线“Cooked”的服务级别。IrC
30、OMM 支持的其他服务级别如图 2-8 所 示。IrDA 协议的打印机支持不包括在 IrCOMM 9 线的“Cooked”服务级别内。图图 2-8：IRCOMM 服务级别服务级别 IrComm(1)IR 链路管理复用（IrLMP）IR 链路访问协议（IrLAP）MCP2140 不支持的可选 IrDA 数据协议MCP2140 支持IrTran-PIrObexIrLanIrMCLM-IAS同步4 PPM（4 Mbps）同步串行 IR（1.152 Mbps）异步串行 IR(2,3)（9600-115200 bps）注注1：MCP2140 实现了 9 线“Cooked”的服务级别虽连续复制。2：MCP
31、2140 为固定 9600 波特率。3：要求有一个光收发器。小型传送协议（Tiny TP）IrCOMM 服务Uncooked 的服务Cooked 的服务并行串行IrLPT并行CentronicsIEEE 1284串行Cooked 的 3 线Cooked 的 9 线MCP2140 支持 Uncooked 的 3 线MCP2140DS21790A_CN 第 14 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.2.8最小化功耗最小化功耗在主设备与 MCP2140 进行 IR 通信期间，MCP2140 处于工作模式。在此模式下，MCP2140 消耗工作电流（参数 D010）。
32、在许多应用中，发生IR通信的时间占此应用工作时间的很小一部分。在这段时间内，若 IR 控制器能降低功耗将节省应用的功耗。一旦 IR 活动停止，MCP2140 就将自动进入低功率模式，并当 RXPD 和 RXPDREF 引脚上检测到 IR 活动时返回工作模式。另一种降低系统功耗的方法是使用主机控制器的 I/O 引脚来提供 IR 电路的电源。2.8.1自动低功耗模式自动低功耗模式允许系统达到尽可能低的工作电流。当 IR 链路“关闭”时，协议处理器状态机返回正常断开模式（NDM）。在 NDM 期间，如果在约 10 秒内没有 IR 活动，器件将被禁止并进入低功耗模式。在此模式下，器件振荡器关断并且 P
33、HAC 引脚将为低电平（参数 D010A）。表 2-3 显示了 MCP2140 电流。它们由参数 D010 和 参数 D010A 规定。表表 2-3：器件的最大工作电流：器件的最大工作电流 2.8.2返回器件工作状态当RXPD引脚电压超过REPDREF引脚的参考电压时，器件将退出低功耗模式。器件复位也将导致 MCP2140 退出低功率模式。器件初始化后，如果在约 10 秒内没有 IR 活动，器件将被禁止并返回低功耗模式。2.9PHACT 信号信号PHACT信号指示MCP2140协议处理器处于激活状态。此引脚为集电极开路输出，因而当连到主机控制器时，需要串接一个上拉电阻。模式模式电流电流说明说明
34、PHACT=H2.2 mA发生 IR 通信。PHACT=L60 A未发生 IR 通信。注：注：其他系统电流来自接收器/发送器电路。注：注：为使器件正常工作，器件振荡器必须在振荡器规范中由参数 IR140 规定的时间范围 内。2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 15 页MCP21402.10缓冲器及其流量缓冲器及其流量MCP2140 的 IR 数据速率固定为 9.6 kbps。由于一些因 素影响，实际流量（Throughput）可能小一些。一些最重要的因素由开发人员掌握。而一个设计人员无法控制的因素是与IrDA标准有关的开销。流量示例如
35、表 2-4所 示。图 2-9 显示了CTS波形和缓冲器可能出现的状态以及主 机 UART 和 IR 接口的操作。图 2-10显示了主机控制器传送240字节的屏幕捕捉图。在 CTS 为高电平后不传送数据（因而最多只利用了 29字节缓冲器中的 23 个字节）。在各个数据包之间，CTS时间可能有所变化，这取决于主设备（见图 2-10 中蓝 圈内的 CTS 脉冲）。表表 2-4：流量：流量 图图 2-9：主机：主机 UART 接收缓冲器和接收缓冲器和 CTS 波形波形 图图 2-10：主机控制器发送一个：主机控制器发送一个 240 字节的数据包字节的数据包 传送的字节数传送的字节数(3)字节/字节/C
36、TS 低电平低电平时间（时间（S）有效波特率有效波特率24023（最大）(1)0.8101332962(1)240290.65003692(2)注注1：由图 2-10 测得。2：由图 2-10 内插值得到。3：每个字节传送 10 位。注：注：IrDA 的流量由许多与主设备和从设备的特性有关的因素决定。这些特性可导致流量大于或小于表 2-4 所列的值。CTS接收缓冲器空MCP2140 可以接收数据 接收缓冲器有 22 字节，接收缓冲器满 MCP2140 可以接收数据 IR 数据包发送（29 字节）CTS 引脚拉高IR 数据包开始发送 接收缓冲器空MCP2140DS21790A_CN 第 16 页
37、初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.2.10.1提高流量实际最大流量由几种因素决定，包括：主设备的特性 MCP2140 的特性 IrDA 标准协议开销IrDA 标准规定了数据在主设备与从设备之间如何传递。在 IrCOMM 中，每个数据包传送时协议使用额外的 8 个字节。数据流量的最重要因素是数据帧的填充度如何。如果一次仅发送 1 个字节，IrCOMM 协议的流量开销为 89%（见表 2-5）。提高流量的最佳方法是根据MCP2140接 收缓冲器（IR 和主机 UART）数据包的大小排列数据。数据包被接收和发送之间有一个延时。此延时的示例请参见图 2-10（CTS
38、 信号下降沿）。在此屏幕捕捉图中，Palm m105 正在从 MCP2140 接收一个 240 字节的 数据串。当 CTS 信号拉高时，主机控制器停止发送数据（每个 CTS 低电平时间 23 字节）。CTS 下降沿到CTS 下降沿的时间约为 90 ms（典型值）。此 CTS 高 电平时间影响总的数据流量。CTS高电平时间由主设备的特性决定。表表 2-5：IRCOMM 开销开销%2.10.1.1从主设备的角度MCP2140 使用一个固定的 64 字节 IR 接收器数据块。主设备可响应的最小帧大小为 6 个字节。2.10.1.2从 MCP2140 的角度MCP2140 使用固定 29 字节的主机
39、UART 接收器数据块。2.11转换反应时间转换反应时间IR 链路可比作单线数据连接。IR 收发器可发送或接收，但两者不能同时进行。建议在一个字节接收和另一个字节发送之间插入一位的延时。2.12器件器件 IDMCP2140具有固定的器件ID。此器件ID为“MCP2140 xx”，其中 xx 为器件的硅片版本。MCP2140 数据包大小（字节）数据包大小（字节）IrCOMM 开销（字节）开销（字节）IrCOMM 开销开销%(1)注释注释IR 接收64811%注注 21889%主机 UART接收29822%注注 323826%注注 41889%注注1：开销%=开销/(开销+数据)。2：IR 接收缓
40、冲器的最大字节数。3：主机 UART 接收缓冲器的最大字节数。4：在 23 字节时，CTS 信号拉为高电平。2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 17 页MCP21402.13光接口光接口MCP2140 需要红外收发器作为光接口。此收发器可以是单芯片解决方案（集成的），也可由分立器件实现。2.13.1分立式收发器解决方案MCP2140 设计使用分立元件实现，具有最低的系统功耗以及较低的成本。图 2-12 显示了典型的分立式光收发器电路。图图 2-11：分立式光收发器电路：分立式光收发器电路 由于检测到的信号很小以及信号对噪声的敏感度，因
41、而应谨慎设计光检测电路中及其布局。2.13.2集成收发器 MCP2140 设计用于使用分离元件实现，具有最低的系统功耗以及较低的成本（见 2.13.1 节“分立式收发器 解决方案”）。增加四个元件，还可使用一个集成的光收发器解决方案。需要其中的两个元件调理输入信号，以确保 RXIR 脉冲宽度不大于 1.5 s（见参数 IR131A）。另外两个元件用来设置 RXIR 信号跳变点（典型值为VDD/2）。图 2-12 为 MCP2140 光收发器电路示例，电 路中使用 Vishay/Temic TFDS4500。图图 2-12：集成的光收发器电路：集成的光收发器电路 表 2-6 为常用的集成光收发器
42、的厂商列表。此图将在MCP2140数据手册的B版本中提供。更多信息请通过电子邮件联系Microchip工厂（）。+5 V+5 VR1122TFDS4500U6876547R131234C180.1 FRXPD（连到 MCP2140 引脚 2）TXIR（连到 MCP2140 引脚 18）+5 VC19(1)Q1(1)68 pFMUN211T1+5 VRXPDREF（连到 MCP2140 引脚 1）10 kR14(2)10 kR15(2)注注1：这些元件用于控制 TFDS4500 RXD 输出 信号的脉宽。Q1 为数字式晶体管，它包括偏置电阻。2：这些元件用于设置参考电压，RXPD 信号须高于此参
43、考电压以“检测”一个位。MCP2140DS21790A_CN 第 18 页初稿初稿 2005 Microchip Technology Inc.2.14MCP2140 的连接方式的连接方式当实现 IrDA 标准的两个设备使用 IrCOMM 协议建立连接时，这个过程与使用一根电缆连接两个带串行接口的设备相似。这被称为“点对点”连接。由于 IR 收发器无法同时发送和接收，因此连接限制为半双工工作。IrDA标准协议的目的在于使这种半双工连接尽可能地仿真全双工连接。一般来说，这是通过将数据分为“数据包”（即几组数据）完成的。需要时，可以将这些数据包来回发送，而不会有冲突的风险。这些数据包何时及如何发送
44、的规则组成了 IrDA 标准协议。MCP2140 支持此 IrDA 标准协议的基本原理，以与其他 IrDA 标准兼容设备信。使用导线连接时，已假设连线两端有相同的通信参数和特性。用导线连接无须识别另一个连接器，因为假设连接器已适当地连接。连接过程根据 IrDA 标准进行了定义，以识别其他 IrDA 标准兼容设备并建立一个通信链路。这两个设备经过以下三个步骤完成连接：正常断开模式（NDM）搜索模式 正常连接模式（NCM）图 2-13 为连接顺序。2.14.1正常断开模式（NDM）当两个IrDA标准兼容的设备进入通信范围以内时，它们必须首先互相识别。这个过程基于一个设备要完成某种任务而另一个设备具
45、备完成该任务所需的资源。其中一个称为主设备而另一个称为从设备。区分主设备和从设备是很重要的，因为主设备负责提供识别其他设备的机制。因此，主设备必须首先查询邻近的 IrDA 标准兼容设备，查询期间，两个设备使用的默认波特率均为9600 bps。例如，如果您想从装有 IrDA 的笔记本电脑打印到装有IrDA 的打印机，利用 IrDA 标准特性，您首先应将笔记本电脑拿到打印机的通信范围内。在这种情况下，笔记本电脑是要完成任务的一方而打印机是具备资源的一方。这样，笔记本电脑即为主设备而打印机为从设备。有些能传送数据的蜂窝电话具备IrDA标准的红外端口。如果您将此蜂窝电话与个人数字助理（Personal
46、 Digital Assistant，PDA）配合使用，支持 IrDA 标准特性的 PDA就是主设备而蜂窝电话就是从设备。当主设备查询另一个设备时，邻近的从设备可作出响应。当从设备响应时，这两个设备定义为处于正常断开模式状态（NDM）。主设备广播数据包并等待响应，这样就建立了 NDM。广播的数据包被编号。通常发送 6 或8 个数据包。第一个数据包编号为 0，最后一个数据包通常编号为 5 或 7。一旦所有数据包发送结束，主设备就发送一个 ID 包，此 ID 包不编号。从设备等待这些数据包然后对其中之一作出响应。数据包 作 出 响 应 以 决 定 供 从 设 备 使 用 的“时 隙（Timeslo
47、t）”。例如，如果从设备在数据包2之后响应，从设备将使用时隙2。如果从设备在数据包0之后响应，从设备将使用时隙0。根据此机制，周围有多少个时隙，主设备就能够识别多少个设备。主设备将持续产生时隙而从设备将持续响应，即使没有任务需要完成。在NDM期间，MCP2140处理所有向主设备作出的响应（图 2-13），而 不 与 主 机 控 制 器 进 行 任 何 通 信。MCP2140 的 CTS 信号禁止主机控制器向 MCP2140 发送数据。注注1：MCP2140 只能用于实现从设备。2：MCP2140支持系统中仅有一个从设备，且此从设备独占 IrDA 标准红外链路的使用（称为点对点通信）。3：MCP
48、2140 总是响应数据包 0。这意味着MCP2140 将总是使用时隙 0。4：如果附近有另一个从设备，主设备可能不能识别MCP2140，或者两个设备都不能识别。2005 Microchip Technology Inc.初稿初稿DS21790A_CN 第 19 页MCP21402.14.2搜索模式搜索模式（Discover Mode）允许主设备决定 MCP2140（从设备）的能力。一旦 MCP2140（从设备）向主设备发送了XID 响应并且主设备发送完XID和一个广播ID 就进入搜索模式。如果此序列未完成，主设备和从设备可无限期处于 NDM 模式。当主设备有任务时，它启动搜索模式，此模式包括以
49、下两个部分：链路初始化 资源确定第一步用于使主设备和从设备决定并适应相互的硬件能力。这些能力为一些参数，如：数据速率 转换时间 无响应的数据包数目 断开前的等待时间主设备和从设备都以默认的 9600 bps 进行通信。主设 备发送其参数，从设备以自身参数响应。例如，如果主设备支持高达 115.2 kbps 的所有数据速率，而从设备仅 支持 9.6 kbps，建立的链路为 9.6 kbps。一旦硬件参数确定，主设备必须判断从设备是否具备有它需要的资源。如果主设备有一个打印任务，它必须知道它是否在与打印机而不是调制解调器或其他设备通信。这种判断是通过信息访问服务（Information Acces
50、s Service，IAS）做出的。从设备的工作是响应主设备的IAS 查询。主设备必须提出一系列问题，如：对方服务的名称？此服务的地址？此设备的能力如何？当所有主设备的问题都得到回答，主设备就能获得从设备提供的服务。在搜索模式中，MCP2140 处理所有向主设备作出的响应，而不与主机控制器通信（参见图 2-13）。MCP2140 的 CTS 信号禁止主机控制器向 MCP2140 发送数据。2.14.3正常连接模式（NCM）搜索模式一旦结束，主设备和 MCP2140（从设备）就能自由交换数据。当 MCP2140 接收缓冲器满时，MCP2140 使用硬件握手协议阻止本地串行接口发送数据。主设备和