收发器范文10篇

收发器范文篇1

关键词：无线通信；射频；收发器；nRF905

1.引言

nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.9～3.6V，32引脚QFN封装(5×5mm)，工作于433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。nRF905适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域。

2.芯片结构、引脚介绍及工作模式

2.1芯片结构[1]

nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器功率放大器等模块，曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。nRF905的详细结构如图1所示。

2.2引脚介绍

表1：nRF905引脚

2.3工作模式

nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三个引脚决定，详见表2。

2.3.1ShockBurstTM模式

与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片内进行，数据速率由微控制器配置的SPI接口决定，数据在微控制器中低速处理，但在nRF905中高速发送，因此中间有很长时间的空闲，这很有利于节能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。在ShockBurstTM接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后，地址匹配(AM)和数据准备好(DR)两引脚通知微控制器。在ShockBurstTM发送模式，nRF905自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。由以上分析可知，nRF905的ShockBurstTM收发模式有利于节约存储器和微控制器资源，同时也减小了编写程序的时间。下面具体详细分析nRF905的发送流程和接收流程。

2.3.1.1发送流程

典型的nRF905发送流程分以下几步：

A.当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；

B.微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的ShockBurstTM发送模式；

C.nRF905的ShockBurstTM发送：

l射频寄存器自动开启；

l数据打包(加字头和CRC校验码)；

l发送数据包；

l当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；

D.AUTO_RETRAN被置高，nRF905不断重发，直到TRX_CE被置低；

E.当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。

ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，nRF905才能接受下一个发送数据包。

2.3.1.2接收流程

A.当TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurstTM接收模式；

B.650us后，nRF905不断监测，等待接收数据；

C.当nRF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；

D.当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高；

E.当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把数据准备好引脚置高

F.微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；

G.微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；

H.当所有的数据接收完毕，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；

I.nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。

当正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN引脚的状态发生改变，nRF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其就知道nRF905正在接收数据包，其可以决定是让nRF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。

2.3.2节能模式

nRF905的节能模式包括关机模式和节能模式。

在关机模式，nRF905的工作电流最小，一般为2.5uA。进入关机模式后，nRF905保持配置字中的内容，但不会接收或发送任何数据。

空闲模式有利于减小工作电流，其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。在空闲模式下，nRF905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。nRF905在空闲模式下的工作电流跟外部晶体振荡器的频率有关。

3.器件配置

所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。SIP接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。当nRF905处于空闲模式或关机模式时，SPI接口可以保持在工作状态。

3.1SPI接口配置

SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。

3.2射频配置

射频配置寄存器和内容如表3所示：

表3：射频配置寄存器

射频寄存器的各位的长度是固定的。然而，在ShockBurstTM收发过程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS4个寄存器使用字节数由配置字决定。nRF905进入关机模式或空闲模式时，寄存器中的内容保持不变。

4.应用电路

nRF905在使用中，根据不同需要，其电路图不尽相同，图2所示为典型的应用原理图，该电路天线部分使用的是50Ω单端天线。在nRF905的电路板设计中，也可以使用环形天线，把天线布在PCB板上，这可减小系统的体积。更详细的设计，读者可参考nRF905的芯片手册[2]。

收发器范文篇2

关键词：MAX3443E故障保护真正的失效保护RS-485

1概述

MAX3443E是将通讯总线上的信号故障提供±60V保护的RS-485收发器。它含有一个带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的差分接收器。其1/4单位负载的接收器输入阻抗可允许多达128个收发器接入总线。在5V电源供电下它的数据传输速率可达10Mbps。当接收器输入为开路、短路、或空闲时，真正的失效保护可使接收器的输出逻辑变高。若在上电过程或接入一个已上电的底板时，其热插拔回路可消除由于其对使能和差分接收器输入端的扰动而导致的错误数据，同时还带有低功耗关断模式和片上±15kV的静电保护功能。MAX3443E采用8脚SO和DIP封装，具有工业级的工作温度范围，其主要特点如下：

*具有±15kV的静电保护功能；

*具有±60V的故障保护功能；

*数据传输速率可达10Mbps；

*热插拔电路可消除热插过程中的数据扰动；

*具有真正的失效保护工作特性；

*允许多达128个收发器总线接入；

*可降低EMI和反射；

*兼容普通的RS-485收发器。

2引脚功能

MAX3443E的内部结构如图1所示。各引脚的功能如下：

RO:接收输出；

RE:接收输出使能，低电平有效；

DI：发送输入；

DE：发送使能，高电平有效；

A:输入/输出同相端；

B：输入/输出反相端；

Vcc：电源，接+5V；

GND：地。

3使用说明

3.1驱动器

MAX3443E中的驱动器可接收单一逻辑电平输入（DI），并把它转换成差分RS-485电平输出（A和B）。当驱动器输入使能无效时，驱动器的输出（A和B）将进入高阻状态。MAX3443E的真值表见表1，表中的“×”表示无关。

表1驱动真值表

输入输出

REDEDIAB

00x高阻高阻

01110

01001

10x关断关断

11110

11001

3.2接收器

MAX3443E中的接收器可接收差分RS-485电平输入（A和B）信号，并把它转换成单一民平输出（RO），当接收器输入使能无效时，接收器的输入（A和B）进入高阻状态。它的真值表见表2，表中的“×”表示无关。

表2接收真值表

输入输出

REDE(A-B)RO

0x≥-0.05V1

0x≤-0.2V0

0x开路/短路1

11x高阻

10x关断

3.3低功耗关断模式

MAX3443E提供有低功耗关断模式。当RE为高且为低时，可关断MAX3443E。关断时，有50ns的延时以防止器件进入由于发送和接收模式转换而导致的意外关断。因此，只有保持RE为高且DE为低的时间至少800ns，才会进入关断模式，在关断模式中，器件的最大消耗电波为20μA。

3.4±60V故障保护

在工业应用中，根据EIA/TIA-485标准，一般要有-7～+12V的电压故障保护。通常的RS-485器件可提供-8～+12.5V的电压故障保护。在重要的应用系统中（如在高电压系统中），一般需要比较昂贵的器件来进行故障保护。而MAX3443E能够受±60V的对地故障而不损坏，而且无论器件在关断、激活、不供电状态，MAX3443E都能提供这种保护。

3.5真正的失效保护

通常当RS-485总线短路、开路或空闲时，总线差分电压为0V。由于该电压处于RS-485接收器±200mV门限的中间。因此，在故障状态和无有效驱动器驱动总线的情况下，接收器的输出会出现不确定状态。在早期，一般采用在接收器输入端加上拉电阻的方法克服，但这仅对开路有效。MAX3443E则可以精确地将接收器的门限规定为-50～-200mV，因此完全符合RS-485标准，同时又能保证0V输入时，接收器的输出为逻辑1。

3.6热插拔

当电路板插入一个正在工作或已上电的底板时，电路使能和差分接收器输入端的扰动可能会导致数据错误。随着电路板的初次插入，处理器要经历一个上电过程。期间，输出驱动器为高阻态且不能驱动DE输入到确定的逻辑电平，由于高阻输出端出现10μA的漏电流就会使DE漂移到不确定的逻辑状态，同时，电路板的寄存电容也会造成由Vcc或GND到DE的耦合。这些因素都会错误地使能驱动器。为了阻止这些情况的出现，MAX3443E内部在DE和RE上都有一个热插拔回路，因而可方便地阻止驱动器在热插拔过程中被使能。

3.7允许多收发器总线接入

MAX3443E有1/4单位负载的接收器输入阻扰（48kΩ），最多可允许128个收发器接入总线，而一般的RS-485器件最多只能有32个收发器接入总线。

4典型接口电路

图2为MAX3443E的典型接口电路，图中，RX为异步串行通讯口的数据接收端，TX为异步串行通讯口的数据发送端。IO1、IO2为可控制的I/O输出端。使用时，只需控制IO1、IO2上的逻辑电平，就可控制MAX3443E的状态，IO1为MAX3443E的DE逻辑反。另外，通过简单的连接，还可把MAX3443E的DE与RE短接，并用一个I/O输出端控制，空闲时，RE有效。

收发器范文篇3

关键词：射频识别；阅读器；电子标签；收发器；HT6720

1主要技术特点和内部结构

异步收发器HT6720具有非常低的工作电流。该器件在VDD为3V时的工作电流仅为4μA，而且工作电压范围很宽，其数据传输仅工作在只读方式。用户可编程数据最多为64bitCRC纠错检测码为16bit，并带有OTP数据存储器，载波信号频率为13．56MHz，典型输出数据波特率在VDD为3V时为4kbps。HT6720的调制方式为PWM／ASK同时内置电压限制器。HT6720特别适用于货物跟踪、动物管理、工作人员工作时间记录、停车场监控系统、门禁控制保安系统、防伪设计等识别卡的应用方面。

HT6720是一种内置13．56MHsRF载波的RF异步收发集成电路，在其外部连接一个电感就可以提供一个低成本无电池异步收发器解决方案，HT6720的内部结构如图1所示。HT6720芯片的内部由VCC限制和RF电平限制、移位寄存器、EPROM数据存储器、测试和EPROM编程电路、系统时钟产生电路、数据处理电路、通用复位电路和PWM／ASK调制等功能电路组成。外部电路中的电感和内部的电容组成了一个LC振荡电路。工作时，由阅读器天线发射的13．56MHz载波信号在LC振荡回路上将感应出一个电压，如果感应的载波场强足够高，就会产生一个工作电流以使HT6720中的内置LC振荡器激活，同时应答信号OPT存储器中预置的程序就会被串行送出，从而发送出使用PWM／ASK调制的应答数据，最后通过LC振荡回路的衰减获得固定波特率的13．56MHz载波。

被发送的信息通常会存储在一个96bit的一次性可编程存储器OPT中，该OPT带有16bit的CRC代码，为客户预留的代码可以达到64bit。对于一个小型天线来说，其有效的检测距离是2～10cm检测距离取决于天线的外形尺寸和阅读器的设计，天线回路越大，匝数越多，检测的距离就越远，要获得15cm的检测距离，就要用更长的天线。HT6720集成电路为RF检测系统提供了低成本且非常有效的解决方案，而且它还为客户提供了64bit宽的代码区域，从而可由指定的程序员非常方便地编写程序。HT6720芯片的外形尺寸和管脚排列如图2所示，各管脚的功能说明如表1所列。

表1管脚功能说明

管脚号管脚名接口内部连接功能说明

1HF2I/OCMOS通常工作情况与天线线圈相连，打开数据程序

2HF1I/OCMOS通常工作情况与天线线圈相连，为程序的数据I/O

3VSS--电源的负极，接地

4CLKICMOS编程器的时钟输入端，通常情况开路

5VAPI-为编程器提供的高压电源输入端，通常情况开路

6VDD--为编程器提供的+5V电源输入端，通常情况开路

2由HT6720组成的RFID系统

由HT6720组成的RFID系统结构如图3所示，其中异步收发芯片是射频识别系统的真正数据载体。通常，这种电子标签没有自己的供电电源电池，只是在阅读器的响应范围之内应答器才是有源的，应答器工作所需的能量是通过非接触的耦合元件传输给应答器的。阅读器先从天线发射13．56MHz的载波信号，以便在异步收发器上的LC振荡电路中把载波信号的能量转变成电压形式，从而为内部带泵电路的异步收发器芯片提供电源。如果感应的电压足够高，当泵电压达到内部LC振荡电路的接入电压时，被激活的异步收发器连续发送它内部的数据。阅读器用检测天线上能量变化的方式来接收异步收发器的数据，然后通过单片机来识别信息。HT6720内部带有一个电压限制器，可用来防止LC振荡器的感应电压以及RF电平超过允许值而造成的芯片损坏或功能不正常。

HT6720芯片上的OPT存储空间共有96bit，OPT存储空间编码包的格式如图4所示。

在HT6720所提供的96bitOPT存储空间中，有64bit编码区域是留给客户编程用的，这部分可由客户自己决定，其中有8bit是分类地址编码，可用来储存应用程序，另有56bit是产品地址编码，主要用来存储客户号码和数据内容；此外，还有8bit是人的地址码，该码通常已在芯片生产厂家将注册号与数据一起写入，还有8bit客户地址码可用来储存客户当前的号码，6bitCRC循环冗余检验码用于在无线接口识别传输错误，但它不能纠正错误，只能由写装置自动产生。电子标签主要由异步收发器芯片和天线线圈组成，最简单的阅读器是由RF振荡器、接收器和控制器加天线组成。电子标签是无源装置，工作时所需的电能可由阅读器经天线发射13．56MHz载波信号来提供。

3典型应用电路设计

3．1制作电子标签

HT6720异步收发器的主要用途之一是制作射频识别系统的电子标签，电子标签一般由一个带有印刷的天线线圈、芯片HT6720和一个壳体的PCB板组成。这个壳体根据需要可以做成各种形状，电子标签壳体的常用形状如图5所示。天线线圈的两端分别和芯片的管脚HF1、HF2相连，电感值为11μH，但在芯片制作过程中，由于工艺上的原因，内部谐振电容参数典型值10pF会稍微发生变化，因此线圈电感量的最佳值也要跟着改变。通常对电子标签天线的构造有两个基本要求：

(1)阅读器发射的电磁波通过标签天线时应能使标签天线中感应出最大的电流，且功率要匹配，以最大程度地利用接收到的能量。

(2)要有足够的频带宽度，能够无失真的接收能量和发送芯片内存储的数据。

通常电子标签属于只读型，一旦标签进入了阅读器的作用范围，就开始输出它自己的特征标记，这个特征标记通常就是个简单的序列号。这种序列号由96bit组成，芯片生产厂家保证对每个序列号只赋予唯一的值，但有时对特殊功能也可以进行复杂的编码。标签自己的特征标记在芯片生产过程中已经置入了，用户不能改变这个序列号，也不能改变芯片上的任何数据。只读型电子标签与阅读器的通信只能单方向进行，即标签不断地将自己的特征标记发送给阅读器，而从阅读器到应答器的数据传输是不可能的。由于所需要的数据载体结构简单，所以可以用极低的成本生产只读标签。

3．2与HT6720标签配套的阅读器设计

一个与HT6720制作的标签相配套的典型阅读器一般都含有高频模块发射器和接收器组成、控制单元以及与标签电磁耦合元件。此外，许多阅读器还具有附加的接口（如RS－232和RS－485等），以便将所获得的数据进一步传输给另外的系统如个人计算机、显示装置、机器人控制装置等。与用HT6720制作的标签配套使用的阅读器一般都是只读型的，当标签进入阅读器的响应范围时，首先经电磁耦合电路向标签提供电能，以激活标签，然后接收标签发出的串行数据。与用HT6720制作的标签相配套的阅读器设计方案主要有如下两种：

a．二芯片设计方案

阅读器的二芯片设计方案原理框图如图6所示，在这种设计方案中，阅读器都使用二片控制器芯片，其中一片是低成本的数据解码和系统控制MCU芯片，其型号是HT48R05或HT48R06A，其中HT48R05A／HT48C06是8位高性能精简指令集单片机，是专门为需要多输入输出接口的产品而设计。这些器件均适用于遥控，它们都有一个暂停功能来降低功耗，另一个控制器芯片用来完成阅读器特殊功能的控制，设计时可依据特殊功能要求选用。

b．单芯片MCU设计方案

在单芯片MCU设计方案中，阅读器的控制器使用的是单芯片MCU控制器，根据射频识别系统对阅读器输出信息的要求，单芯片MCU设计方案一般也可以有二种选择：

收发器范文篇4

关键词：FTT-10A；同步；曼彻斯特编码；拓扑结构

以单片机为主体构成的测控系统，由于其结构简单、工作稳定可靠，而在工业控制、智能测试设备等领域得到了广泛应用。随着计算机、通信、网络、控制技术及微处理器的发展，用户还可以将微处理器嵌入到各种仪器设备中，再利用微处理器的通信端口将现场采集的数据上传给上位机，由上位机对数据进行处理并监控现场的各种智能仪器和设备。

一般的单片机都集成了串行通信口，这些串行通信口可以通过RS485总线或其它的总线方式组成总线型通信网络，从而将多台单片机系统连接在一起，形成分布式测控系统。这种结构具有简单灵活且易于控制等特点，但是要安全可靠地实现数据的传输，还要在智能仪器设备上配备合适的通讯接口。一般可选择RS232、RS422、RS485等接口电路。有关这些接口电路的应用介绍已经很多，而本文要介绍的是ECHELON公司生产的双绞线收发器FTT－10A，它可以在微处理器通信端口和物理介质间提供一个物理接口。

1FTT－10A收发器的性能

FTT－10A收发器主要由一个隔离变压器和一个差分曼彻斯特编码器组成。其引脚排列如图1所示。它由5V电源供电。NET－A、NET－B是两个网络接口，此接口没有极性要求。RXD、TXD分别是数据接收和发送端口，CLK为收发器时钟输入端，T1、T2则用来提供钳位和瞬时电压保护。

收发器所带的变压器隔离接口可满足系统的高性能、高共模隔离，同时具有隔离噪声作用，可防止干扰信号进入传输网络中。它支持无极性自由拓扑结构，从而可使系统安装不再局限于总线结构。也就是说，此收发器支持星型、环型接线。自由拓扑结构通过最简单的接线方式减少了系统安装的时间和费用，从而可使任务以最快的方式完成。由于减少了对通信线的拓扑、接合和节点位置的限制，因而使得网络更易于扩展。两个FTT－10A收发器还可以背靠背用作数字式重复器，同时可在一个信道上增加传输距离或节点数量。

FTT－10A的通信速率一般为78kbps但用于自由拓扑结构时，通信距离较短（只有500米），而采用双端总线结构时却有2700米。它可工作在5MHz、10MHz或20MHz频率下，并可自动进行时钟检测。

FTT－10A使用的编码方式是差分曼彻斯特编码，其编码规律如下：

●每个码元中间时刻均有电平变化。

●“1”表示电平在中间由高到低；“0”表示电平在中间由低到高。

这种编码的特点是：每比特中间的跳变可做同步使用，数据的表现依据其开始是否变化来决定，出现跳变时为“0”，没有跳变时为“1”。这种编码所提供的数据格式使得数据可在多种媒介中传输。图2所示是其编码的过程和波形。从图中也可看出：在信号位中间总是将信号反相，这就是差分曼彻斯特编码对信号的极性不敏感的原因，所以通信链路中的极性变化不会影响数据的接收。这一点对于远程通信很有用。

2FTT－10A和MCU组成的测控系统

因为FTT－10A可保证可靠的数据传输，因此，它可广泛地应用于控制网络中。但目前主要是在基于NEURON芯片的控制系统中将FTT－10A的TXD、RXD分别与神经元芯片的通信端口CP1、CP0相连。根据它的特性及其自身结构的特点，可将其应用于一般的单片机控制系统中，以提高单片机远程通信的可靠性。

数据一般是以数字信号的形式来传输的。随着距离的增加和信号传输速率的提高，特别是当高速变化的信号在长线中传输时，由于阻抗的不匹配，而可能会出现反射现象，从而导致信号波形发生改变，或出现有害干扰脉冲而使信号传输的可靠性受到影响。在传统的控制系统中，一般采用总线拓扑结构（如RS－485），并通过屏蔽的双绞线将一个线路的接收和发送控制连在一起，按照RS－485规范，所有的设备必须通过总线相连，以限制线路反射和确保通信可靠，但这却增加了整个网络安装和维护的时间和费用。而FTT－10A收发器则恰好克服了上述缺点，且可降低安装和维护费用，同时也便于灵活组网。

收发器范文篇5

关键词：电荷泵；自动上线；驱动器；收发器

1概述

SP3223E／3243E是SIPEX公司生产的RS－232收发器，它支持EIA／TIA－232和ITU－TV．28／V．24通信协议，适用于便携式设备使用（如笔记本电脑及PDA）。SP3223E／3243E内有一个高效电荷泵，可在单＋3．0V～＋5．5V电源下产生±5．5V的RS－232电平，该技术已申请了美国专利（专利号为U．S．－－5306954）。满负载时，SP3223E／3243E器件可工作于235kbps的数据传输率。3．3V时仅需0．1μF的电容。SP3223E是一个双驱动器／双接收器芯片，SP3243E则是一个三驱动器／五接收器芯片，是笔记本电脑或PDA的理想器件。SP3243E包含一个总是处于激活状态的补充接收器，可在关断状态下监控外设（如调制解调器）。由于具有自动上线特性，因此，当其与一个相关外设之间接上RS－232电缆并处于工作状态下时，设备会自动醒来。否则，如果电流不足1mA，设备会自动关断。

SP3243E包含一个补充接收器，当电源断开时，该接收器可保护UART或串行控制器芯片。SP3223E和SP3243E是敏感电源设计的理想选择。SP3223E和SP3243E的自动上线电路减少了电源电流降到1mA以下的可能性。在大多数便携式应用场合，RS－232电缆可被断开或是将外设关闭。在上述情况下，其内部的电荷泵和驱动器也会被关闭。否则系统会自动上线工作。这样，设计人员就可在不改变主要设计的情况下节省电源损耗。

SP3223E／3243E的主要特点如下：

●在＋3．5V～＋5．5V单电源下符合EIA／TIA－232－F标准。

●可十分方便地在EIA／TIA－232标准下使用，而且在EIA／TIA－562标准下使用时，其电源可降至＋2．7V。

●在睡眠状态下，当关断电流达到1μA时，自动上线电路会被唤醒。

●有负载时的最小数据传输率为120kB／s。

●尽管电源范围波动，由于电荷泵可调，RS－232输出仍较稳定。

●带有以下ESD防护功能：

＋15kV人体模式；

＋15kVIEC1000－4－2空间放电；

＋8kVIEC1000－4－2接触放电。

2SP3223E／3243E的引脚说明

SP3223E／3243E有DIP、SSOP、SOIC、TSSOP等几种不同的封装形式，图1为DIP封装的管脚排列。

3结构原理

SP3223E和SP3243E系列器件内部由驱动器、收发器、SIPEX专有电荷泵、自动上线电路四个基本电路块组成。

3．1驱动器

驱动器实际上是一个反转电平发送器，可用于把TTL或CMOS逻辑电平转换成5．0VEIA／TIA－232电平，以使其与输入的逻辑电平正好相反。该驱动器遵从EIA－TIA－232F和所有以前版本的RS－232协议。

驱动器可工作在数据传输率为235kbps的情况下。在3kΩ负载与1000pF电容并联的满负荷情况下，其数据传输率为120kbps，并可保证PC—PC之间通信软件的协调性。驱动器的输出变化率被内部限制为最大不超过30V／ms，以符合EIA标准(EIARS－232D2．1．7第5段)。实际上，负载输出从高电平变为低电平也符合此标准。

3．2接收器

接收器可将±5．0V的EIA／TIA－232电平转换为TTL或CMOS逻辑输出电平。所有接收器的反转输出都可通过EN引脚被禁止。当自动上线电路有效或系统为关闭状态时，接收器处于激活状态。当系统关闭时，接收器始终处于激活状态。如果接收器在超过100μs的时间里没有参与任何活动或是SHUTDOWN为低电平，芯片会进入待命状态，此时电流会降到1μA以下。驱动EN上的逻辑高电平可使接收器输出端进入高阻状态。

由于经过了电缆线和系统接口的衰减，接收器输入的信号有一个典型值为300mV的滞后区域。这一特性可确保接收器免于噪声干扰。设计时，一个输入端应悬空，内置的限流电阻应接地，接收器的输出端应为高电平。

3．3电荷泵

电荷泵是SIPEX公司的专利技术(专利号U.S.5,306,954)，与过去不成熟的设计相比，它采用了独一无二的新技术，该电荷泵需要四只外接电容，它使用四相电压变换技术来获取对称5．5V电源。内部电源由可调电荷泵组成，可提供5．5V输出电压。

电荷泵使用的一只内部振荡器通常工作在离散方式下。输出电压不足5．5V时将启动电荷泵。如果输出电压超过5．5V,电荷泵将停止工作。其内部的振荡器主要用于控制四相电压的变化。

3．4自动上线电路

SP3223E／3243E器件可在关闭期间通过板上自动上线电路节约能量，可应用在笔记本电脑、掌上电脑PDA和其他便携式系统中。通过SP3223E／3243E器件内置的自动上线电路，器件可在外部发送器打开和接上电缆后自动处于工作状态。另一方面，当器件未被使用并进入待机状态，且电流降至1μA以下时，自动上线电路会使大多数内部电路处于无效状态。这项功能也可通过ONLINE引脚为逻辑低电平时激活自动上线功能来控制。一旦该功能被激活，器件将处于有效状态直至接收器输入端无任何活动。接收器输入端至少有±3V的电压可由电缆另一端的至少为±5V的发送器产生。当外部发送器为无效或电缆断开后，接收器输入将被内部5kΩ电阻下拉接地。而当超过一定时期后，内部发送器将无效，器件进入关闭或待机状态。当ONLINE为高电平时，自动上线方式无效。

4典型应用电路

收发器范文篇6

关键词：射频无线收发器RFW302

1RFW320芯片组简介

RFW302芯片组是RFWaves公司推出的一种半双工、采用直接序列扩频技术（DSSS）无线收发器芯片组，工作在2400～2483.5MHz工业、科学和医学（ISM）频段。该收发器芯片组包含三块芯片，只需外接电感和电容等无源元件。该芯片组符合美国联邦通信委员会（FCC）（part15.247）和欧洲电信标准协会（ETSI）（300328）的技术规范。该芯片组适用于2.4GHz的短程无线通信应用，数据速率最高可达3.2Mb/s，其功耗较低，适于电池驱动。输出功率达+0dBm（峰值），接收灵敏度为-77dBm，电源电压2.7～3.6V，电流消耗为43mA(3.2Mb/s)和28μA（1Kb/s），待机电流6μA；室内有效距离约20m，3线串行接口能与8位微控制器协同工作。

图1RFW302芯片组构成的无线收发器电路

2RFW302构成的无线收发器电路

RFW302芯片组由RFW24、RFW488C、RFW488R三块芯片构成。RFW302构成的无线收发电路如图1所示，各芯片引脚功能如表1～3所列。

表1RFW24芯片引脚功能

引脚符号典型值功能

1VccRFVccRF部分的电源电压

2GND地

3NRFA连接到天线

4RFA连接到天线

5GND地

6VccRFVcc功放部分的电源电压

7ACTDI启动控制，L时为待机模式，H时启动模式

8LCA连接到22nH电感

9NLCA连接到22nH电感

10VccPDVcc峰值检测器部分的电源电压

11SAWDA从RFW488C-A（D）到峰值检测器的输入

12GND地

13GND地

14GND地

15SAWIFA从/到RFW488C-A（IF）的中频输入/输出

16Tx/RxDI发射/接收控制，接Vcc是Tx模式，接GND是Rx模式

17CAPA外部电容连接到此脚，最佳值为2.2nF

18VccGDVcc到状态机和脉冲发生器部分的供给电压

19TxD/RxDDIO数据输入/输出

20SAWGA当输入到RFW488C-A（G）时的发射脉冲输出

21GND地

22OSCOA连接到谐振器

23OSCIA连接到谐振器

24VccLOVcc振荡器部分的电源电压

PuddleGND地

表2RFW488C相关器芯片的引脚功能

引脚符号功能

1GND地

2NIF地

3GND地

4D输出到峰值检测器，在48MHz的特征阻抗为5-122j

5ND地

6GND地

7IF从/到IF到SAW的输入/输出，在488MHz的特征阻抗为3-13j

8GND地

9NG地

10G输入到SAW的发射脉冲，在488MHz的特征阻抗为3-13j

表3REW488R谐振器芯片的引脚功能

引脚符号功能

1GND地

2OS在这个引脚与5脚之间串联谐振

3GND地

4GND地

5NOS在这个引脚与5脚之间串联谐振

6GND地

电路中RFW24芯片是系统的有源部分，具有定时、放大、开关、发射和接收的功能。RFW488C是一个4脚SAW相关器，在晶振的基础上实现。芯片是一个无源的直接序列扩频器件，作为一个13位BPSK贝克码相关器（一个匹配滤波器）。RFW488R是一个单端口的SAW谐振器，谐振频率为488MHz，作为系统振荡器源。由三块芯片组成的收发器模块包含：SAW相关器、频率发生器、脉冲发生器、RF前端、低噪声块、峰值检测器、状态机等功能。

SAW相关器是一个线性的无源3端口器件，与带能滤波器和反相器连接。电流SAW相关器是一个匹配滤波器，与一个13位BPSK调制贝克码相匹配。SAW相关器的3个端口和外部无源部件匹配电阻为200Ω,中心工作频率为488MHz。

在系统中，频率发生器电路是一个通用元件，是唯一在发射和接收模式下都处于工作的部件，在待机模式下，为了降低功耗，处于不工作状态。频率发生器电路由基于晶体振荡器的SAW谐振器组成。谐振器的频率乘以4可以得到需要的上变频频率。电路从待机模式到稳定状态所需时间小于20μs。

脉冲发生器产生一大约76ns的IF脉冲，此脉冲输入到SAW相关器。状态机对相关的模拟单元进行开关控制。输出级是一个非差分形式的功率放大器，在匹配状态下能使最大的功率接收200Ω的SAW输入端上。

RF前端包含放大和上变频级，其输入端是488MHz中频相关器的输出信号，其输出是被放大到31dB和上变频到2400MHz的信号。第一级放大在IF，第二级放大在RF。混频器是个镜像抑制混频器，镜像抑制率大于35dB。

低噪部件LNA的输入来自天线，输出连到SAW上。由于在天线和LNA1间没有RF滤波器，需要很宽的动态发射/接收范围，高频端的特点是动态范围非常高。在此部件后是SAW相关器，功能是作为一个滤波器，抑制输出频带外信号和抑制频带内的干扰。主要性能参数如下：增益为25dB，负载（SAW相关器）为200Ω，输入IP1>-18dBm，输入IP3>-5dBm；噪声值NF<10dB，镜像抑制大于35dB。

峰值检测器位于SAW相关器的下一级，功能是检测信号的包络，直接把中频IF移到基带上。峰值检测器位于ASK接收器的第一级。由于可能有一非常高的输入信号范围，所以要求动态范围非常高。1个“快速”峰值检测器和1个“慢速”峰值检测器并联使用，两者之间的区别是它们的输出带宽。“快速”峰值检测器的带宽是10MHz；“慢速”峰值检测器的带宽由一外接的电容器决定，电容器连接在第13引脚端和系统的GND之间。

状态机是芯片数字电路部分，主要完成定时、控制和数字流程等功能。①DATAI/O：在发射模式下的高阻抗输入脚，在接收模式下的低阻抗输出脚。②Tx/Rx：H（高电平）=Tx;L（低电平）=Rx。③ACT：L（低电平）时元件被关掉，电流消耗最低；H（高电平）时芯片工作。具体状态控制过程如图2所示。

调制解调器建立在SAW相关器的基础上。SAW相关器是一个3端口的无源器件。与SAW相关器连接，还有两个器件嵌入到系统中；：一个488MHz的单端口SAW谐振器，为系统提供频率源；一个RFIC，是系统的有源器件。RFIC的收发器工作在488MHz的中频和1952MHz的LO。SAW谐振器产生两种频率。

3RFW302与微控制器处理模块的接口

RFW302与微控制器/DSP/FPGA处理模块的接口如图3所示。FW302构成的无线接口电路与微控制器/DSP/FPGA处理模块的接口说明如表4所列。

表4RFW302与微控制器/DSP/FPG处理模块的接口说明

名称特征

Tx/Rx模式选择输入，输入Vcc(H高电平)时为射模式；

输入0V（L低电平）时为接收模式

ACT输入0V（L低电平）时为待机模式，输入Vcc（H高电）时启动模块。唤醒为完全工作模式的典型时间需要花10μs的时间。CMOS电平

DataI/O在Tx模式下是输入脚，在Rx模式下是输出脚。CMOS电平

Vcc芯片电源供给输入端，需要一个2.7～5V的可调电源

GND地，所有接地端连接到此引脚

收发器范文篇7

关键词：电力线通信；集成收发器；INT51X1；正交频分复用

电力线通信PLC（PowerLineCommunication）技术是利用配电网中／低压线路传输高速数据、话音、图象等多媒体业务信号的一种通信技术，目的是通过低压线路来为用户提供一种“无新线（Nonewwire）”的宽带接入方案；而用中压线路来为配电网自动化提供一个可靠的数据传输平台。由于该技术的发展前景十分看好，因此，早在20世纪90年代初，一些国家即开始在这方面进行研究，但由于技术不成熟，发展速度缓慢。进入21世纪以来，随着PLC技术的突破，电力线通信技术的发展速度明显加快目前正朝着实用化方向发展。

电力线不同于普通的通信线路，它的信道具有时域上不恒定、不可控的特点。因此，必须采取抗干扰、抗阻抗失配、抗多径衰落的有效技术手段，并需解决好信号冲突问题，才可能用电力线作为传输媒质，从而实现高速数据通信。多载波正交频分复用（OFDM）是解决这些问题的有效方法。该技术利用电力线的高频频谱资源，以多个相互正交的载波对数据进行调制，最终将串行数据流变换为并行处理；其调制和解调过程可利用傅立叶变换对DFT／IDFT来实现。Intellon公司推出的INT51X1芯片是当前最完善的OFDM处理芯片，它符合HomePlug1．0．1技术标准，传输速率最高可达14Mbps。而且，它集成有USB1．1、以太网和MII／GPSI接口以及ADC、DAC和AGC控制器，使用比较方便，从而为PLC通信装置的研究开发提供了一款比较理想的解决方案。

1INT51X1的功能结构及主要特性

INT51X1是专用于电力线的MAC／PHY集成收发器，它使用Intellon公司专有的电力数据包（PowerPacket）正交频分复用技术，有84个子载波，采用ROBO／DBPSK／DQPSK调制方法；INT51X1可根据收发端信噪比来分配子载波，以克服噪声及多径衰落的影响；它在低信噪比信道中完成同步不需要导频。其内部结构如图1所示，可以看出由I／O模块、PowerPacketMAC模块、PowerPacketPHY模块以及ADC／DAC模块组成。

在INT51X1中，PowerPacketMAC模块主要完成链路层功能，是芯片的核心部分，本模块包括一个精简指令集（RISC）的处理器内核、一个含有OFDM数据处理、加密／解密算法和信道优化算法的程序存贮器（ROM），还有一个链接序列、数据存贮器（RAM）以及两个直接数据传送通道（DMA）。从用户发往电力线网络或从物理层来的所有数据都可在MAC模块中通过一定的算法进行信号处理。MAC采用载波侦听多路存取／冲突避免（CSMA／CA）协议来访问公共的电力线信道，并辅以自动重传请求ARQ和电力数据包的优先权机制，从而确保了传输的可靠性。而且，由于电力数据包优先等级可灵活设定，因而使得INT51X1具有较强的突发段处理能力。而允许电力线上的多帧传输则极大地减轻了对网络收端的要求，并使得网络吞吐量达到最大，从而保证了最短延迟时间和最优的信号稳定性。此外，MAC还具有流量控制功能。INT51X1的这些功能可确保在特别恶劣的电力线信道上也能为用户提供优良的服务品质（QoS）。

PowerPacketPHY模块主要用来实现物理层功能，提供建立、维持和拆除物理连接的电气手段，保证电力线上比特流的透明传输。本模块主要由一个物理层逻辑序列、一个与MAC子层DMA通道对应的先进先出（FIFO）堆栈以及一个前向模拟通道组成，此外，还集成有对外加运算放大器的自动增益控制（AGC）功能。它的前向模拟通道包含一对高速的10位A／D、D／A转换器，采样速度为50Mbps，该模块的参考电压独立于片内，可低功耗操作。在其后接入运算放大器和滤波器，然后通过电力线耦合装置便可与电力线进行连接。

I／O模块中集成了MAC与主机、设备间的各种接口，因此，功能非常丰富。与主机的接口有USB接口、媒质独立接口MII或通用串行接口GPSI（选用）、管理数据接口MDI；与外设的接口有E2PROM接口SPI、仿真接口JTAG以及用于运行状态监视的LED接口。在这些接口中，MII是一种标准工业接口，其发送／接收都以四位并行方式进行，并由MAC时钟同步，同时，MII还带有CSMA／CD协议。GPSI是一种灵活的双向串行接口，接口线数目少于MII。当主机通过MII／GPSI接口与INT51X1传输数据时，数据帧格式如下：

〈帧间间隔〉〈前导码〉〈定界符〉〈data〉〈帧校验序列〉

其中前导码为56位“1”、“0”相间的数字序列，用于同步；1个字节的定界符规定为D5H；data数据格式遵循IEEE802．3标准最后的帧校验序列为4字节的CRC校验结果。

主机通过MDI可以方便地访问INT51X1内部的控制／状态寄存器，从而完成对INT51X1的设定以及对INT51X1实时运行状态的监视。INT51X1的控制／状态寄存器均为16bit寄存器。状态寄存器可实时反映链路状态、传输速率、前导码判决、自动协商、模糊检测等信息，控制寄存器的定义如图2所示，由图2可见，通过控制寄存器可实现许多功能。

上电后，INT51X1的初始化通过SPI接口读取预先写入E2PROM的数据来完成。

除上述主要功能特点外，PowerPacket的安全性能也非常完善，它采用DES的56位密钥管理方式，除INT51X1设定的缺省密钥外，还可以由用户自定义密钥，从而确保电力线传输的可靠安全。

2INT51X1引脚说明

INT51X1采用μBGA封装，有144引脚，芯片供电电压为3．3V，芯片内核供电电压为1．5V。INT51X1有USB、PHY、HOST／DTE三种工作模式，部分复用信号引脚因模式不同，其功能定义也不同。以HOST／DTE模式为例，其信号引脚定义如下：

（1）MII接口引脚的功能

MII－RX0～MII－RX3：接收数据线；

MII－RXCLK：接收时钟线；

MII－RXDV：接收数据有效端；

MII－RX－ER：接收错误指示端；

MII－COL：冲突检测；

MII－TX0～MII－TX3：发送数据线；

MII－TXCLK：发送时钟；

MII－TXEN：发送使能；

MII－CRS：载波侦听；

MII－TX－ER：发送错误。

（2）MDI接口引脚的功能

MII－MDIO：管理数据输入输出；

MII－MDCLK：管理数据I／O时钟；

SPI：接口引脚；

SPI－DO：通过该端可将数据输出至E2PROM；

SPI－DI：数据从E2PROM读入；

SPI－CLK：SPI时钟；

SPI－CS：选通E2PROM。

芯片中的其它信号线在三种模式中都相同，其中模拟前端AFE的控制／数据线26条（包括ADC输入、DAC输出、运放的AGC控制等）、LED线3条、JTAG线5条、时钟2条、测试线2条、以及多条电源和地线；三种模式的选择可由MODE0和MODE1两个引脚的状态来决定。

限于篇幅，关于引脚的详细信息在此不再详述，有兴趣者可查阅相关资料。

3INT51X1在电力线通信中的应用

作为一款电力包集成收发器，INT51X1能利用高频特性恶劣的电力线来实现高速数据传输。由于本芯片高度集成了电力包的数据处理功能及对外相关接口，因此，使用时仅需进行简单的初始化而不需复杂的编程，使用非常方便。现以笔者开发的中压配电网OFDM通信系统的研究为例来介绍INT51X1的应用。

3．1模式选择

通过对INT51X1的引脚MODE0和MODE1的设置，可以选择INT51X1USB、PHY或HOST／DTE等工作模式，具体选择方式如表1所列。

表1工作模式选择方法

MODE1MODE0选择的模式

00保留

01USB

10PHY

11HOST/DTE

USB模式实际是将INT51X1视为一个USB装置与USB主机相连。PHY模式则是将INT51X1等效于一个以太网的物理层设备PHY与微处理器或以太网控制器连接。HOST／DTE模式将INT51X1视为一个网络主机或一个数据终端，然后通过MII接口与以太网PHY或其它数据装置相连。这样，INT51X1就充当了以太网和电力线网之间的网桥，从而将那些数据装置接入电力线网络。

该设计的应用目的是要利用中压电力线沟通中压配电网上的所有配电自动化装置，从而构建配电网自动化的通信网络。显然，本设计应选择HOST／DTE模式。

3．2通信终端设计

该配电自动化装置应配备在配电网沿线各处，其任务是采集配电线路和各种电力设备的运行参数并将其送往配电自动化主站，同时接收自动化主站的相关控制命令，以对线路和电力设备进行控制。为了用电力线传送这些参数和命令，笔者设计了如图3所示的通信终端。

本设计在INT51X1电力线侧设计了一个模拟前端模块（AFEModule），该模块内含增益可调的发送放大器和接收放大器，其发送和接收支路分别串有一个LC带通滤波器。该带通滤波器的通频带为4～21MHz，系OFDM调制所占用的频段。耦合设备（Coupler）是将AFE连往电力线的特殊装置，主要功能是以较低的介入损耗传输高频信号，同时阻止电力线的工频电流进入通信终端。在INT51X1的用户侧采用的是TI公司的高速DSP（TMS320VC5471），此DSP内嵌MII接口，并以此连接INT51X1，同时用UART串口与配电自动化装置（图中DataEquipment）相连。配电自动化装置发送的数据由DSP按前述MII数据帧格式封包，并经MII接口传送到INT51X1，继而转换为PowerPacket的形式送到电力线，再由目的地的通信终端接收。从电力线送来本终端的PowerPacket则由INT51X1解包并转换成MII帧，最后经DSP传送给自动化装置。

收发器范文篇8

关键词：IP113F；ARM；RTL8019AS；uC/OS；TCP/IP；以太网

1IP113F芯片简介

IP113F芯片是ICPlus公司生产的一款具有网管功能、超低功耗的光纤收发器。内置专为收发器设计的两换机内核，支持纯收发器模式，全/半双工模式均可采用相应的流量控制，支持单/多模光纤转换，支持3.3VI/O，并可通过SMI（MDC,MDIO）和IC内部MII接口对两组独立寄存器进行操作，监控或重新设置本地或远端光纤收发器的工作状态。用户可以通过串行管理接口MDC（管理数据同步时钟输入接口）和MDI0（双向管理指令接口）来访问MII寄存器，MDI0是信号线，MDC是时钟线，一个管理单元最多可同时外挂32个IP113F。数据在MDI0上是一位位传输的，是发生在MDC的上升沿跳变，MDI0上的数据通信协议如表1所示。当SMI处于空闲状态时，MDI0则处于高阻态。管理单元在MDI0上发送32位连续的“1”和“01”信号来初始化MDI0接口。

2整体功能设计

系统的基本功能是32台光纤收发器同时通过同一SMI口网络转换器与远程的上位机进行通信（如图1所示）。转换器完成的具体工作是接收光端机发送过来的测试数据，自动识别其长度和来源，将其转化为网络数据格式，通过以太网发送到上位机，同时接收上位机通过以太网发送过来的控制信息，并自动识别其发送的目标，通过SMI口发送给相应的光纤收发器。根据实际需要，可以在上位机通过以太网配置SMI口网络转换器的IP地址。

3硬件结构设计

转换器的硬件电路主要选用基于ARM7内核的嵌入式处理器LPC2214芯片进行整体控制，LPC2214芯片带有256KB的高速FLASH，并带有16K片内SRAM，为了满足通信过程中的数据缓存和一定的系统运行空间，片外扩展了512K字节的SRAM（IS61LV25616AL）。片外通过IIC总线扩展了256字节的EEPROM（CAT24WC02）用于保存好已设置的IP地址。选用10M全双工以太网控制器RTL8019AS芯片完成网络通讯功能，与外界的通讯口选用UTPRJ-45接口，HR61101芯片充当网卡变压器。采用通用的I/O口P0.5和.P0.6模拟SIM口的时序对IP113F进行数据采集，电路整体设计如图2。

4系统软件设计与实现

4.1引入RTOS

光纤收发器数据采集的实时性要求比较高，若采用传统的前后台设计方法会显的过于复杂，且实时性不能保证。解决这个问题的最好方法是采用实时操作系统RTOS。uC/OS-Ⅱ操作系统是一种源代码公开的嵌入式操作系统，具有代码短小精悍，简单易学的特点，对本设计是一个理想的选择。

uC/OS-Ⅱ完全是占先式的实时内核，基于优先级，即总是让就绪态中优先级最高的任务先运行，因此实时性比非占式的内核好。其大部分代码是用C语言编写的，可移植性强，可以在大多数8位、16位、32位以至64位微处理器上运行。uC/OS-Ⅱ在LPC2214上的移植可参考文献［2］。

4.2TCP/IP协议的选择与裁减

为使SMI口转换器具有以太网接人功能，必须在ARM处理器中嵌人TCP/IP协议，参考开放系统互连(OSI)模型，在ARM中嵌人的TCP/IP协议采用简化的四层模型，即链路层、网络层、传输层、应用层。根据实际需求，结合ARM微处理器的处理能力，设计中对完整的TCP/IP协议进行了全方位裁减。

（1）链路层。由控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议组成。RTL8019AS的驱动程序就是在该层实现的。

（2）网络层。保留了完整的IP协议，对ARP协议进行简化，对于ARP包只响应ARP请求，取消RARP，只维护最简单的一个IP地址与MAC地址的映射Cache表，定时刷新。

（3）在传输层，用于工业现场一般采用TCP或UDP协议，TCP协议提供了一种可靠的面向连接的字节流运输层服务，而UDP协议是一个简单的面向非连接的数据报的运输层协议，考虑到所设计的系统数据传输的安全性，设计中选用TCP协议。

（4）在应用层，裁剪掉HTTP协议，通过将控制界面设置在上位机上来代替其功能。

通过上述裁剪，把TCP/IP协议嵌入到操作系统uC/OS-Ⅱ中，并提供API接口函数供应用程序调用，使得ARM可以快速无冲突地收发TCP数据包，符合系统对实时性和可靠性的要求。4.3系统的实现

采用嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ使整个设计简单，各个任务相互独立且具有不同的优先级来保证紧急任务及时响应，从而有效地对任务进行调度。整个软件设计由操作系统和一系列用户应用程序构成。

主函数是程序首先执行的一个函数，主要实现操作系统的初始化，该函数永不还回。操作系统的初始化包括任务控制块，事件控制块的初始化，而且在启动多任务调度之前，必须至少创建一个任务。此系统创建了一个启动任务TaskStart，主要负责系统硬件的初始化，包括时钟的初始化和启动，中断的启动，IIC总线的初始化与启动，SMI口的初始化与启动，RTL8019AS的初始化与启动，并且对各个应用任务进行了划分。

(1)任务的划分。

要完成多任务系统的各个功能，必须对任务进行划分。本程序根据各个任务的重要性和实时性，把整个模块分成6个具有不同优先级的应用任务，即IP地址设置、接收协议转换、发送协议转换、NET发送、SMI口发送、SMI口采集。

除了3个主要应用任务外，还有两个中断服务子程序。一个是时钟节拍中断，用于提供周期性信号源，另一个是网口的接收中断，用于把接收到的数据写入缓冲区。

(2)任务的具体实现。

本系统采用ARM作为服务器，PC端作为客户端的TCP通信模式，由上位机主动请求连接ARM。在串口和以太网建立通信之前，首先要调用IP地址设置任务，对IP地址、子网掩码、网关进行初始化设置。

SMI口通信实现的功能有SMI口发送和SMI口采集。SMI口采集任务优先级较低，进行多任务调度后若没有相关事件发生系统就一直运行SMI口采集任务，若采集到IP113F的状态发生变化，数据通过协议转换后发送到远程的上位机。SMI口发送作为一个单独的任务独立运行。SMI口发送任务需要系统调度器通知缓冲区中是否有待发送的数据,若没有数据发送，则将该任务挂起，系统运行其他任务

以太网通信模块由以太网数据收发和协议转换构成。数据的接收在RTL8019的中断服务程序中实现。以太网数据的发送，接收协议转换及发送协议转换分别作为独立的任务运行。以太网数据的发送任务同样需要系统调度器通知缓冲区中是否有待发送的数据。协议转换主要实现对接受数据报文的解析及给待发送数据添加协议报头，在编程时可以直接调用嵌入的TCP/IP协议的API函数，对数据报文进行分层。接收协议转换任务对从8019传过来的数据处理过程如3所示，不同的子协议具有不同的功能号，任务根据功能号对协议进行区别。发送协议转换则为图3的逆序表示。

(3)任务间的同步与调度。

通常多任务操作系统的任务不同于一般的函数，它是一个无限循环，而且没有返回值。如果没有更高优先级的任务进入就绪态，当前任务不会放弃对CPU的使用权。为了实现操作系统的正常运行和有关事件的同步，必须正确处理任务间的通信和事件标志的设置。系统的功能结构如图4所示。



系统进行多任务调度后，高优先级任务由于申请某个资源而发生阻塞，进入挂起态，系统运行较低优先级的SMI口采集任务。每个事件分配一个信号量，一旦事件发生就启动信号量的等待任务表中进入就绪态的任务。当接收中断发生时就启动协议转换任务，这过程通过信号量的通信机制实现。接收协议转换任务先对来自上位机的数据解析，然后根据数据的命令头发往SMI口发送队列或EEPROM发送队列，进而启动相应的SMI口发送任务或IP设置任务。发送协议转换任务对SMI口采集的数据进行协议转换后存入以太网发送队列，然后通知NET发送任务把数据发给上位机，从而保证任务与事件同步。

5总结

本文所设计的SMI口网络转换器模块实现了上位机同时对多光纤收发器进行监控。本设计既可作为一个独立的模块，又可嵌入到用户设计的系统中进行二次开发。总之，嵌入式Internet技术代表着嵌入式系统和Inernet的发展趋势，对其研究具有重要的实用价值和远大的发展前途，尤其是智能测控和家庭网络化方面的前景意义。

收发器范文篇9

关键词:多收发器；传感器网络；MAC协议

一、引言

无线传感器网络是由大量具有通信与计算能力的传感器节点构成的网络系统。传感器网络除了具有AdHoc网络的移动性、断接性、电源能力局限等共同特征以外，还具有很多其他鲜明的特点，如通信能力有限、计算能力有限、感知数据流巨大并具有实时性等特点。

无线传感器网络的通信带宽较低，也存在广播数据的冲突问题，虽然可以采用握手、时间调度等协议来尽量减少丢包和冲突，但这些软件协议并不能从根本上解决碰撞、无线冲突、带宽较低的问题。多收发器无线传感器网络（MR-WSNs：multipleradiowirelesssensornetworks）采用了多个无线收发器，可以在很大程度上减少网络的冲突、增加通信带宽。多收发器的传感器网络结合了无线传感器网络和无线网格网络的优点，节点廉价、移动性和可扩展性能好、安放方便，具有多个无线模块、多频道无线连接的特点，多个无线模块可以同时的工作，因此可以降低无线冲突，扩展通信带宽，提高了传感器网络的实时性，降低了网络延迟。

目前多收发器网络的研究一般都用在mesh网络上[1]；Bruno,Conti和Gregori在[2]中提出了一种应用多收发器网络的mesh的技术。在多收发器无线网络中，由于其无线模块、无线信道的增多，需要一个有效的MAC协议来支持，使其多无线模块、多无线频道的功能得到合理利用。

二、多收发器传感器网络MAC协议的设计

多无线收发器的传感器网络是由具有多个无线收发器的节点构成。多收发器无线传感器网络的节点主要可分为6个模块，中央微处理器模块，多个无线收发模块，电源管理模块，传感器模块，存储模块。

介质访问控制(MAC)协议是一项构造底层基础网络结构的重要技术，在传感器网络中，它的主要功能是为数据传输建立连接以及在各网络节点间合理、高效地分配通信资源。传统MAC协议的设计目标是最大化吞吐量、最小化时延并且提供公平性。而传感器网络MAC协议设计还需要考虑最小化能耗等问题，这就决定了它要适度地减小吞吐量和增加时延。另外，传感器网络的一些典型应用(如战场目标跟踪)也对其MAC协议的设计提出了不同于传统无线网络的要求。多无线收发器传感器网络就是为了突破吞吐量时延这个瓶颈设计的，它还需要有一个适宜的MAC协议来合理的分配无线资源。现有的无线传感器网络上的MAC协议，都有只有一个收发器，虽然有针对多个无线频道的MAC协议，一般又要求严格的时间同步，在大量的密集的传感器网络中做到全网的时间同步是很困难的。在无线网格网中，针对多收发器的无线网络的MAC协议，因为网格网的特殊特点，都有考虑到节点的处理能力、通信能力、节点的密度等相关因素，这些MAC协议都不适合多收发器无线传感器网络。

多收发器无线传感器网络底层工作如图1所示。现有的传感器网络通常每个节点只有一个收发器，所以同一时刻只能接收到来自一个节点的信息，即使现在的节点可以有多个工作频率，每个频率也不能同时工作，而多收发器的传感器网络的多个收发器则可以同时的工作。

本文以具有两个收发器的节点为例，阐述多收发器传感器网络的MAC协议的设计与实现。本文采用每个收发器都配置不同的工作频道的方法，使两个收发器能够同时工作。例如节点A和节点B通信时采用频率f1，节点C和节点B通信时采用频率f2，f1!=f2，这样就能保证三个节点之间同时进行通信。

节点之间通信的数据包可分为广播信息和单播信息。在发送广播包时，本文采用一个收发器工作。无线网络的广播不同于有线网络，它的广播以传输范围为半径向外广播，每个节点同时同行的时候又可以分为三种情况，本文以节点B为例进行说明。第一种情况，如图1（a）所示，两个节点A和C同时向节点B发送数据时，节点A采用f1发送，节点C采用f2发送，节点B的两个收发器都处于接收状态。如果一个节点只有一个收发器时，那么节点只能接受到来自一个节点的信息，而这两个节点又使用相同的频率，连个数据包就发生了碰撞，从而导致了两个数据包的丢失。多收发器无线传感器网络很好的解决了这个问题，图中节点B就同时接收到了来自节点A和节点C的数据包，并且没有发生碰撞。第二种情况，如图1（b）所示。当节点A向节点B发送数据，同时节点B向节点C发送数据，采用的频率同第一种情况。这种情况在单收发器无线传感器网络中是不存在的，而且由于单个收发器的发送和接收之间转换需要一定的时间，所以可能会造成网络延时的增加。采用多收发器无线传感器网络节点就可以同时收发无线数据包，由于发送和接收的时间相同，所以就相当于减少了一半的通信时间。节点的多收发器之间不存在发送和接收状态之间的切换，因此可以进一步提高通信的实时性。第三种情况，如图1（C）所示，节点B同时向节点A和节点C发送数据，频率同前。在单收发器无线传感器网络中，必须持续发送数据报，为了保证可靠通信，还需要等待数据通信成功应答后才能够发送下一个数据包，而在多收发器无线传感器网络中，节点则可以以不同的收发器同时发送不同的数据包。

综上所述，多收发器无线传感器网络节点可以以全双工通信的模式工作，扩展带宽，减少无线冲突，增大网络吞吐量，利用多个收发器同时工作，减少网络时延。

三、结论及未来的工作

多收发器传感器网络的研究刚刚起步，是传感器网络的一个新的研究问题，其上的网络协议研究仍处于探索阶段，本文设计并实现了一种多收发器传感器网络上的MAC协议，理论分析与实验结果表明本文的协议在降低无线冲突、减少丢包率、降低通信时延等方面具有很好的性能。

参考文献

[1]I.F.Akyildiz,X.Wang,andW.Wang.Wirelessmeshnetworks:puterNetworks,ElsevierNorth-Holland,Inc.,47:445–487,March2005.

收发器范文篇10

关键词：多协议串口通信；通信协议；收发器；连接器；多协议串口芯片LTC1546/LTC1544

随着通信网技术的进一步发展，越来越多的互连网设备（如路由器、开关、网关、存取装置）中的串行接口在广域网（WideAreaNetwork）中被设计成能够支持多种物理接口协议或标准。广域网串行口协议包括RS－232，RS－449，EIA－530，V．35，V．36以及X．21等。图1所示是一个简单的串行通信接口示意图。由图可知，实现多协议串口通信的关键是将连接器送来的不同传输方式平衡、非平衡和不同电气信号通过收发器转换为终端能够识别并处理的、具有TTL电平的信号。

1传统多协议通信的特点和问题

1．1“子板”方式

广域网串口应用中的通用实现方法是为所需的每一种物理协议提供一个独立的子板。一个支持EIA－232，EIA－449及V．35协议的系统，通常需要三个独立的子板以及三个不同的连接器。这种方法由于每种协议要求配置一块子板，因此系统需要对PCB子板、收发器芯片、连接器等进行管理，这样既浪费资源，又会使管理工作复杂化。

1．2通用连接器方式

为解决“子板”方式的缺点，可使用一块母板及通用连接器。一个母板上有多种收发器芯片，可以满足多串口协议的要求，并可共用一些通用器件，同时可减少资源的浪费。在配置中，应注意因连接器的管脚较少而带来的问题，较好的办法是根据信号而不是根据协议来分配管脚，即给每一个信号分配一个通用管脚，而不管其物理协议如何定义。如对EIA－232，EIA－449，EIA－530，V．35和V．36来说，其TxD信号可连至连接器相同的管脚。即SDa信号连接到管脚2，SDb信号连接到管脚14。然后利用这对管脚来描述所有协议的发送信号TxD。

这种方法同样也会带来一个问题，即所有收发器的I／O线至通用连接器的管脚必须彼此共用。例如，一个V．28驱动器芯片中的发送数据信号线的接连接器DB－25的管脚2；同时，一个V．11驱动器芯片中的发送数据信号线要接至连接器的管脚2和14；而V．35驱动器芯片中发送数据信号线也会接至连接器的管脚2和14。这样，通用连接器的管脚2将同时接有三根信号线，管脚14接有两根信号线。这样，在这一配置中，所有的驱动器都必须具有三态特性，以禁止不必要的输出。若收发器没有三态特性，则需要使用一个多路复用器来选择相应的输出端。由此带来的另一个问题是收发器在禁止使用时会产生漏电电流。如果选择了V．28协议，其输出电压理论值为15V。此时对于V．11协议的驱动器会被禁用，而处于三态时，其输出漏电电压就必须足够低，才能使得连在同一连接器管脚的V．28协议的驱动器信号不受影响。如果在发送器与接收器之间有隔断开关，则开关也要考虑漏电情况。

1．3串口的DTE／DCE模式切换

DTE／DCE的切换可通过选择不同的连接器转换电缆来实现，这样，在实现DTE／DCE转换时可最大程度地减小收发器的复杂性，但缺点是需要更换电缆，尤其是设备放置位置不便或DTE／DCE需要频繁切换时这一点尤为突出。

如果保持传输电缆不变，则可将收发器配置为两套以分别支持DTE、DCE方式。而将DTE收发器的驱动器输出与DCE收发器的接收器输入相连，而将接收器输入端与DCE收发器的驱动器输出相连。为了控制DTE或DCE方式，驱动器或接收器的输出必须为三态。当选择为DTE方式时，DCE芯片禁止，其驱动器和接收器处于三态，反之亦然。

该方法虽然解决了对电缆的频繁更换问题，但由于多用了一套收发器而使得设计成本大为提高，且串口板的体积也大了很多。

2多协议串口通信的实现原理

传统设计中，针对某种协议通常应选择相应的收发芯片，如对于RS－232协议，常用DS－1488／DS－1489、MAX232或SP208等收发器芯片；而对于RS－449协议，则常使用SN75179B、MAX488、MAX490等收发器芯片。当同时使用RS－232、RS－422和V．35协议时，就需要多个收发器芯片来支持不同的协议。

现在，一些收发器的生产厂商研制出了多协议收发器芯片。Sipex是第一家生产出RS－232／RS－422软件可选择协议芯片SP301的公司。这种芯片可将RS－232和RS－422收发器的电气特性综合到一个芯片中实现。其中SP50X系列产品最多可支持8种协议标准。其它生产厂家如Linear公司生产的LTC154x系列、LTC284x系列芯片也具有以上功能。用户可根据自己的需要选择适当的芯片。

图2为采用分立的收发器芯片与采用一片多协议收发器芯片实现多协议串口通信的通信卡。从图可知，前者实现的复杂度要远远大于后者，具体的性能比较如表1所列。

表1两种方法实现串口通信的性能比较

分立器件板综合器件板

供电电压+5V，-5V，+12V，-12V+5V

所需收发器芯片数121

支持的物理层协议RS-232，RS-422，RS-449，EIA-530，V.35，V.36RS-232，RS-422，RS-449，RS-485，EIA-530，EIA-530A，V.35,V.36

协议选择方式跳线或开关软件或硬件（通过内部译码）

串口板大小除了15个收发器芯片外还需其它硬件支持非常小

功耗大约1W大约100mW～250mW

除此之外，与分立收发器芯片相比，多协议收发器对驱动器使能控制和对输出漏电电流的处理要容易得多。当通过软件或硬件方法选择某一协议时，驱动器和接收器的电气参数将调整至适当的大小，电路内部将自动控制驱动器的输出电平、接收器的输入门限、驱动器和接收器的阻抗值以及每一物理层协议的常用模式范围。

另外，由于外部网络终端对V．35的需求，使得与V．35收发器的连接不能象其它协议那么简单。当使用分立收发器芯片时，常常通过采用昂贵的继电器开关电阻在选择其它协议接口时将V．35网络终端断开，或者要求用户每选择一个新的接口标准就改变一次终端模块，这样既浪费资源又会使接口电路变得复杂，因而不是一种理想的实现方法。而多协议串口芯片则自动提供适当的终端和片上开关来符合V．10、V．11、V．28和V．35电气协议，从而解决了电缆终端转换问题。

3基于LTC1546／44的多协议通信

为了说明多协议串口芯片的工作原理，现以Linear公司的LTC1546／1544芯片为例进行分析。

3．1LTC1546／LTC1544的性能

LTC1546芯片是一个3驱动器／3接收器的收发器，其主要特点如下：

●带有软件可选的收发器可支持RS232、RS449、EIA530、EIA530A、V．35、V．36和X．21协议

●可提供片上电缆终端

●与LTC1543引脚兼容

●与LTC1544配合可完成完整的DTE或DCE

●工作在5V单电源

●占位面积小。

LTC1544芯片是一个4驱动器／4接收器的收发器，其主要特点有：

●软件可选的收发器支持RS232、RS449、EIA530、EIA530A、V．35、V．36和X．21协议

●采用LTC1344A作为软件可选的电缆终端

●采用LTC1543、LTC1544A或LTC1546可实现完整的DTE或DCE端口

●与LTC1543同样工作于5V单电源。

这两种芯片均采用28引线SSOP表面贴封装，图3所示为其引脚排列。

由LTC1546／LTC1544可组成一套完整的软件可选择DTE或DCE接口，以应用于数据网络、信息业务单元CSU和数据业务单元(DSU)或数据路由器中，它支持多种协议，电缆终端可在片上提供，因此不再需要单独的终端设计。其中，LTC1546每个端口的一半用来产生和适当终止时钟和数据信号。LTC1544则用来产生控制信号及本地环路返回信号(LocalLoop－back，LL)。接口协议通过模式选择引脚M0、M1和M2来决定，具体选择方式见表2。

表2通信协议的模式选择

LTC1546模式名称M2M1M0DCE/DTED1D2D3R1R2R3

未用（缺省V.11）0000V.11V.11V.11V.11V.11

RS530A0010V.11V.11ZV.11V.11V.11

RS5300100V.11V.11ZV.11V.11V.11

X.210110V.11V.11ZV.11V.11V.11

V.351000V.35V.35ZV.35V.35V.35

RS449/V.361010V.11V.11ZV.11V.11V.11

V.28/RS2321100V.28V.28ZV.28V.28V.28

无电缆1110ZZZZZZ

未用（缺省V.11）0001V.11V.11V.11ZV.11V.11

RS530A0011V.11V.11V.11ZV.11V.11

RS5300101V.11V.11V.11ZV.11V.11

X.210111V.11V.11V.11ZV.11V.11

B.351001V.35V.35V.35ZV.35V.35

RS449/V.361011V.11V.11V.11ZV.11V.11

V.28/RS2321101V.28V.28V.28ZV.28V.28

无电缆1111ZZZZZZ

由表2可知，如果将端口设置为V．35模式，模式选择引脚应当为M2＝1，M1＝0，M0＝0。此时，对于控制信号，驱动器和接收器将工作在V．28(RS232)模式；而对于时钟和数据信号，驱动器和接收器将工作在V．35模式。

模式选择可通过控制电路或利用跳线将模式引脚接至地或Vcc来实现对引脚M0、M1和M2的控制，也可通过适当的接口电缆插入到连接器上实现外部选择控制。若选用后者，则当移开电缆时，全部模式引脚均不连接，即M0＝M1＝M2＝1，此时LTC1546／LTC1544进入无电缆模式。在这种模式中，LTC1546／1544的供电电流将下降到500μA以下，并且LTC1546／LTC1544驱动器输出将被强制进入高阻状态。同时，LTC1546的R2和R3接收器应当分别用103Ω端接，而LTC1546和LTC1544上的其它接收器则应通过30kΩ电阻接到地。

通过DCE／DTE引脚可使能LTC1546中的驱动器3／接收器1、LTC1544中的驱动器3／接收器1和驱动器4／接收器4；LTC1544中的INVERT信号对驱动器4／接收器4起使能作用。可以通过下面两种方法中的一种将LTC1546／LTC1544设置为DTE或DCE工作模式：一种是将专门配有适当极性的连接器接至DTE或DCE端；另一种是通过专用DTE电缆或专用DCE电缆发送信号给LTC1546／LTC1544，同时使用一个连接器构成一种既适合DTE又适合DCE的工作模式。

3．2典型应用

图4为一个带有DB－25连接器端口并可被设置为DTE或DCE工作模式的多协议串口通信电路，图中LTC1546／LTC1544芯片一边与连接器相连，另一边接至HDLC芯片，M0、M1、M2及DCE／DTE引脚接至EPLD硬件控制电路以实现对通信协议和工作模式的选择。其中DTE或DCE工作模式需要连接对应的电缆以保证正确的信号发送。例如，在DTE模式中，TxD信号通过LTC1546的驱动器1发送到引脚2和14。在DCE模式中，驱动器则将RxD信号发送到引脚2和14。

图4中，LTC1546采用一个内部容性充电泵来满足VDD和VEE。其中，VDD为符合V．28的正电源电压端，该端应连接一只1F的电容到地；VEE为负电源电压端。一个电压倍增器在VDD上将产生大约8V电压，而电压反相器则将在VEE上产生大约－7．5V的电压。四只1μF电容均为表面贴装的钽或陶瓷电容，VEE端的电容最小应为3．3μF。所有电容耐压均应为16V，同时应尽可能放置在LTC1546的附近以减少EMI干扰。

图4用LTC1546/LTC1544芯片实现多协议串口通信（DTE/DCE可选）

在V．35模式中，LTC1546中的开关S1和S2将导通，同时应连接一个T型网络阻抗，以将接收器的30kΩ输入阻抗与T网络终端并联起来，但不会显著影响总输入阻抗，因此对于用户来说，这种模式下的电路设计与其它模式下完全相同。

由于LTC1546是3驱动器／3接收器的收发器，LTC1546是4驱动器／4接收器的收发器，所以如果同时采用RL、LL和TM信号，则LTC1546／LTC1544就没有足够的驱动器和接收器。因此，可用LTC1545来替换LTC1544。LTC1545为5驱动器／5接收器的收发器，它能够处理多个可选的控制信号，如TM和RL。

所有LTC1546／LTC1544接收器在全部模式下都具有失效保护功能。如果接收器输入浮置或通过一个终端电阻短接在一起，那么，接收器的输出将永远被强制为一个逻辑高电平。