基于HART协议SYM20C15的工作流程(1)

基于HART协议SYM20C15的工作流程(1)

前文中，我们对SYM20C15的HART协议原理进行了介绍，这里我们主要阐述一下SYM20C15工作过程。那么我们知道HART协议是一个具有调制解调特点的通信协议。那么我们就分为调制部分和解调部分，对这两者进行一下分析。

SYM20C15工作过程

SYM20C15是专为实现HART协议而设计的低功耗调制解调器。它包含几乎怕有在4～20mA模拟现场仪表上叠加HART通信协议所需的电路，只需外接少量元件即可构成HART协议的完整应用。SYM20C15包含4个主要模块：时钟模块、调制器模块、解调器模块、载波检测模块。

1）调制过程

当INRTS引脚为低电平时，调制器工作，解调器关闭。调制器模块接收由ITXD引脚输入的不归零制NRZ）数字信号，生成FSK调制信号由OTXA引脚输出。图1为调制过程波形。

ITXD引脚为高电平时，OTXA引脚输出1200Hz的梯形波；ITXD引脚为低电平时，OTXA引脚输出2200Hz的梯形波。OTXA输出通常需要和放大器或缓冲器进行交流耦合，输出电压幅度由IAREF引脚上的参考电压决定，其波形示意如图2所示。

图2中VQ为OTXA上的静态电压非调制状态），VREF为IAREF引脚上的参考电压。VREF为1.235V时，VQ为0.5V，信号电压0.25～0.75V，这正好满足HART协议主设备连接到网络上的电压要求。但由于OTXA没有足够的驱动能力直接接入HART网络，所以需要连接一个缓冲放大器。在工业现场仪表的应用中，通常将OTXA上的0.5V峰-峰电压输出转换为1mA峰-峰电流输出。

2）解调过程

图3为解调过程波形。当INRTS引脚为高电平时，解调器工作，调制器关闭。接收到的信号需经过一个带通滤波器。这个滤波器的一部分被集成到SYM20C51内部，其余元件外接，用以降低电源变化带来的影响。整个带通滤波器由1个单极点低通滤波器和1个四极点高通滤波器构成。SYM20C15需要IAREF和ICDREF两个电压参考源。IAREF为芯片内部的放大器和比较器提供电压基准，通常为1.235V。ICDREF用于载波检测，应比IAREF低0.08V。图4为SYM20C15解调电路原理图。