MCP2140：實(shí)現(xiàn)IrDA標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線連接的理想之選

在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，IrDA（Infrared Data Association）標(biāo)準(zhǔn)作為一種成熟的紅外無(wú)線通信技術(shù)，在許多設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。MCP2140作為一款專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)IrDA標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線連接的設(shè)備，具有成本低、引腳少、易于使用等優(yōu)點(diǎn)，為電子工程師提供了一個(gè)便捷的解決方案。

文件下載：MCP2140-I SO.pdf

一、MCP2140概述

MCP2140是一款18引腳的低成本、易于使用的設(shè)備，專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)IrDA標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線連接而設(shè)計(jì)。它支持IrDA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議“?！薄⑽痪幋a/解碼和低成本的離散紅外接收器電路。該設(shè)備的串行和紅外接口波特率固定為9600波特，適用于數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）和數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）應(yīng)用，可連接在UART和紅外光收發(fā)器之間。

二、關(guān)鍵特性

（一）協(xié)議支持

MCP2140實(shí)現(xiàn)了IrDA標(biāo)準(zhǔn)，包括IrLAP、IrLMP、IAS、TinyTP和IrCOMM（9線“cooked”服務(wù)類(lèi)）。這些協(xié)議為紅外通信提供了完整的解決方案，確保了設(shè)備之間的互操作性。

（二）物理信號(hào)層支持

它提供了IrDA標(biāo)準(zhǔn)物理信號(hào)層支持，包括雙向通信、CRC實(shí)現(xiàn)和固定的數(shù)據(jù)通信速率9600波特。雙向通信使得設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，CRC實(shí)現(xiàn)則保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（三）UART接口

具備UART-to-IrDA標(biāo)準(zhǔn)編碼器/解碼器功能，能夠輕松與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART和紅外收發(fā)器接口。UART接口可用于連接數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）或數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）系統(tǒng)，方便與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（四）低功耗特性

采用CMOS技術(shù)，具有低功耗、高速、全靜態(tài)設(shè)計(jì)和低電壓操作等特點(diǎn)。在無(wú)紅外活動(dòng)時(shí)，設(shè)備可自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，電流消耗小于60μA，有效延長(zhǎng)了設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

三、設(shè)備操作

（一）電源啟動(dòng)與復(fù)位

設(shè)備上電時(shí)，會(huì)先經(jīng)歷電源啟動(dòng)定時(shí)器延遲和振蕩器啟動(dòng)定時(shí)器延遲，之后方可開(kāi)始通信。當(dāng)RESET引腳處于低電平時(shí)，設(shè)備將被強(qiáng)制進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；當(dāng)RESET引腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，設(shè)備將完成復(fù)位序列并開(kāi)始正常工作。

（二）時(shí)鐘源

MCP2140需要一個(gè)時(shí)鐘源來(lái)運(yùn)行，時(shí)鐘源可以是晶體、諧振器或外部時(shí)鐘。為了實(shí)現(xiàn)9600波特的通信速率，時(shí)鐘源的頻率必須為7.3728 MHz。不同的時(shí)鐘源需要搭配不同的電容，以確保振蕩器的穩(wěn)定性和啟動(dòng)時(shí)間。

（三）主機(jī)UART接口

主機(jī)UART接口與主機(jī)控制器通信，具有TX、RX、RTS、CTS、DSR、DTR、CD和RI等八個(gè)信號(hào)。其中，DSR、RTS和CTS信號(hào)用于控制主機(jī)控制器和MCP2140之間的握手操作。在數(shù)據(jù)傳輸和接收時(shí)，控制器的波特率需要與MCP2140的串行端口波特率匹配。

（四）編碼器/解碼器

編碼器將UART格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IrDA標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)，解碼器則將IrDA標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為UART格式的數(shù)據(jù)。每個(gè)比特時(shí)間由16個(gè)比特時(shí)鐘組成，根據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值，TXIR引腳會(huì)輸出不同的電平信號(hào)。

（五）低功耗模式

MCP2140具有自動(dòng)低功耗模式，當(dāng)紅外鏈路關(guān)閉且約10秒內(nèi)無(wú)紅外活動(dòng)時(shí)，設(shè)備將進(jìn)入低功耗模式，此時(shí)設(shè)備振蕩器關(guān)閉，PHACT引腳為低電平。當(dāng)RXPD引腳電壓超過(guò)REPDREF引腳參考電壓或進(jìn)行設(shè)備復(fù)位時(shí)，設(shè)備將退出低功耗模式。

四、IrDA數(shù)據(jù)協(xié)議支持

MCP2140支持IrDA標(biāo)準(zhǔn)的物理信號(hào)層（PHY）、鏈路訪問(wèn)協(xié)議（IrLAP）、鏈路管理協(xié)議/信息訪問(wèn)服務(wù)（IrLMP/IAS）等必要協(xié)議，以及Tiny TP和IrCOMM等部分可選協(xié)議。其中，IrCOMM提供了串行和并行端口仿真的方法，適用于傳統(tǒng)的COM應(yīng)用。

五、連接過(guò)程

當(dāng)兩個(gè)支持IrDA標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備使用IrCOMM協(xié)議建立連接時(shí)，需要經(jīng)過(guò)正常斷開(kāi)模式（NDM）、發(fā)現(xiàn)模式和正常連接模式（NCM）三個(gè)步驟。在NDM模式下，主設(shè)備會(huì)以9600波特的默認(rèn)波特率進(jìn)行輪詢(xún)，尋找附近的IrDA標(biāo)準(zhǔn)兼容設(shè)備；在發(fā)現(xiàn)模式下，主設(shè)備會(huì)確定從設(shè)備的能力；在NCM模式下，兩個(gè)設(shè)備可以自由交換數(shù)據(jù)。

六、電氣特性

文檔中詳細(xì)列出了MCP2140的絕對(duì)最大額定值、DC特性和AC特性等電氣參數(shù)。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考，確保設(shè)備在正常工作范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。

七、封裝信息

MCP2140提供了18引腳的PDIP、SOIC和20引腳的SSOP等多種封裝形式，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。不同封裝形式的尺寸和引腳定義在文檔中都有詳細(xì)說(shuō)明。

八、總結(jié)

MCP2140是一款功能強(qiáng)大、易于使用的紅外通信控制器，為電子工程師實(shí)現(xiàn)IrDA標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線連接提供了一個(gè)可靠的解決方案。它的低功耗特性、豐富的協(xié)議支持和靈活的接口設(shè)計(jì)，使其適用于各種紅外通信應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇時(shí)鐘源、電容等外部組件，確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，了解設(shè)備的連接過(guò)程和電氣特性，有助于優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的整體性能。你在使用MCP2140進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是否遇到過(guò)一些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。