如何将DS8500连接到微控制器和4－20mA电流环路

本应用笔记介绍了如何将DS8500 HART调制解调器用于过程控制应用程序。本文介绍了如何将DS8500连接到微控制器和4-20mA电流环路，以确保正确的HART通信。本应用笔记介绍了用于HART®通信的DS8500单芯片调制解调器。该文档应与DS8500数据表一起使用。尽管应用的特定要求可能会有所不同，但此处显示的参考设计是实现过程控制电路的基本示例。

HART概述

高速公路可寻址远程传感器（HART）通信是数字信号的常用传输模式，数字信号叠加在4–20mA电流环路的模拟信号上。HART协议基于相位连续频移键控（FSK）技术。位0被调制为2200Hz正弦信号，位1被调制为1200Hz正弦信号，波特率为1200bps。这两个频率可以很容易地叠加在DC至10Hz范围内的模拟电流环路信号上，而不会影响任何一个信号。HART协议的这种独特性质允许在同一条线上同时进行模拟和数字通信。

DS8500 HART调制解调器

DS8500是HART调制解调器，可为过程控制应用提供相位连续的FSK调制和解调。该设备是功能丰富的低功耗调制解调器，可以满足HART Communication Foundation设置的物理层规范。DS8500具有许多功能，使用户可以轻松有效地设计需要HART调制解调器的过程控制系统。

可靠的信号检测
很少的外部组件
正弦输出信号
低功耗
标准3.6864MHz晶体

内部数字信号处理技术可实现可靠的FSK_IN信号检测；只需很少的外部组件即可将HART信号与噪声分离。FSK_OUT是一个正弦信号，可为系统提供最低的谐波失真。图1显示了智能过程变送器中DS8500的顶级框图。该设计突出了HART调制解调器与其他外部IC之间的接口。

DS8500的基本操作

时钟

DS8500需要3.6864MHz时钟作为输入源，精度为±1％，以保证正常工作。图2显示了时钟源的典型电路。当XCEN设置为高电平时，用户可以直接将外部时钟驱动到XTAL1引脚上。如果需要外部3.6864MHz晶振，则应将XCEN设置为低电平，并且需要将晶振连接在XTAL1和XTAL2之间。

微控制器接口

HART协议要求信号以特定的11位UART格式进行通信：起始位，8个数据位，一个奇偶校验位和一个停止位。DS8500的调制器和解调器模块需要与微控制器UART接口以满足协议要求。

在解调器模式下，DS8500需要一个有效的UART启动信号来同步数据通信。HART调制解调器和微控制器之间的接口也如图1所示。回头参考图1，微控制器必须包含通信所需的HART软件堆栈。D_IN是输入到DS8500的数字信号数据，它将调制为FSK_OUT信号。D_OUT是从DS8500输出的数字信号数据，已从FSK_IN信号中解调出来。RTS接收微控制器的请求，以启动调制解调器的解调（Rx）或调制（Tx）模式。

低电平有效RST提供了对DS8500的复位，并确保所有内部寄存器和滤波器均从已知的默认值启动。OCD是一个载波检测信号，它确定解调器输入端具有有效幅度的FSK信号。OCD上的逻辑高电平表示FSK_IN信号幅度大于120mV。逻辑低电平表示FSK_IN信号幅度小于80mV或没有载波信号。可选地，微控制器可以为DS8500提供3.6864MHz的时钟。