TSS721A在自動(dòng)抄表系統中的應用

摘 要 介紹了一種新的儀表總線(xiàn)專(zhuān)用收發(fā)器芯片TSS721A的封裝、基本功能以及應用電路連接。該收發(fā)器應用于自動(dòng)抄表系統中，可使系統的實(shí)現大為簡(jiǎn)化。

關(guān)鍵詞 儀表總線(xiàn) 收發(fā)器 自動(dòng)抄表系統

自動(dòng)抄表系統Automatic Meter Reading System，AMRS是一種不需要人員到達現場(chǎng)就能完成抄讀各種計量?jì)x表工作的管理系統。在自動(dòng)抄表系統中采用歐洲新型總線(xiàn)結構——儀表總線(xiàn)，將使所組成的系統性能價(jià)格比大為提高[1]。

采用新的儀表總線(xiàn)和相關(guān)技術(shù)的自動(dòng)抄表系統具有一些顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：通訊媒介可采用普通雙絞線(xiàn)，總線(xiàn)極性可互換；可采用任意總線(xiàn)拓撲結構（星形、樹(shù)形等），使系統布線(xiàn)施工簡(jiǎn)單、擴展靈活；總線(xiàn)工作不受任何從機接口或設備故障的影響；最大總線(xiàn)長(cháng)度為1000公里（波特率≤9600波特時(shí)），并可以通過(guò)中繼器擴大網(wǎng)絡(luò )或系統的覆蓋范圍；可為用戶(hù)計量?jì)x表提供兩種供電方式，即使停電也能保證系統正常工作；可滿(mǎn)足現有所有的EMC、ESD、EMI要求。

TSS721A是美國德州儀器公司1999年初生產(chǎn)的一種用于儀表總線(xiàn)的專(zhuān)用收發(fā)器芯片，將其應用于自動(dòng)抄表系統中，無(wú)疑使系統的性能價(jià)格比和可靠性再次提高。本文結合應用對其加以介紹。

１ TSS721A的功能

TSS721A是一種用于儀表總線(xiàn)的收發(fā)器集成芯片。其內含的接口電路可以調節儀表總線(xiàn)結構中主從機之間的電平，可通過(guò)光電耦合器等隔離器件與總線(xiàn)連接，同時(shí)該收發(fā)器由總線(xiàn)供電，對從機不增加功率需求。外形采用16腳雙列直插封裝，將整個(gè)數據發(fā)送功能集成于一體，其內部功能框圖如圖1所示。芯片的外形封裝如圖2所示。表1為各個(gè)管腳功能的簡(jiǎn)單說(shuō)明。

該芯片具有其它一些主要功能[2]：

① 滿(mǎn)足國際EN1434－3標準；

② 具有動(dòng)態(tài)電平識別的接收邏輯；

③ 通過(guò)電阻可調接收電流；

④ 無(wú)極性連接；

⑤ 防掉電功能；

⑥ 可提供3.3V穩壓源；

⑦ 支持遠程供電；

⑧ 半雙工下可達9600波特率；

⑨ 支持UART協(xié)議；

⑩ 從機可由總線(xiàn)或后備電池供電；

只在數據傳輸時(shí)總線(xiàn)有效。

２ 數據傳輸模式

２．１ 數據由主機向從機傳輸

TSS721A在此模式下采用總線(xiàn)電壓調制傳輸數據，而總線(xiàn)電流保持恒定?？偩€(xiàn)電壓Vbus＝MARK（標識值）是由從機管腳BUSL1和BUSL2之間電壓差定義的。主從機間距離會(huì )影響該電壓差。為使接收與距離無(wú)關(guān)，將管腳SC上的動(dòng)態(tài)參考電平引入電壓比較器TC3，參見(jiàn)圖3。連接在管腳SC上的電容Csc的充電電流Ischarge和放電電流Iscdischarge是不同的，一般有如下關(guān)系：

這個(gè)比例關(guān)系是獨立于數據內容運行任意UART協(xié)議所必需的條件（例如，如果傳輸采用11位UART協(xié)議，當所傳數據只有停止位為“1”，其它位都為“0”的情況），必須有足夠的時(shí)間來(lái)對電容Csc進(jìn)行再充電。電壓比較器TC3檢測來(lái)自主機的調制電壓，并根據該電壓VBUS＝SPACE（空值）或MARK（標識值）來(lái)開(kāi)關(guān)正端輸出TX和反端輸出TX1，以輸出數據給從機。

２．２ 數據由從機向主機傳輸

TSS721A在此模式下使用總線(xiàn)電流調制傳輸數據，而總線(xiàn)電壓保持恒定。芯片內電流源電流Ics3調制總線(xiàn)電流，由主機檢測調制電流。恒流源CS3受輸入RX或RX1控制，也可通過(guò)外部電阻Rris調節。在調制過(guò)程中調制電路部分供電電流Ims和電流源電流Ics3一起流入內部電路如圖4所示。

因為T(mén)SS721A是半雙工設計，所以來(lái)自RX或RX1的電流調制反復出現以作為對輸出TX或TX1的響應。如果主從機都要通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送信息，則從機的TX和TX1上會(huì )出現表明數據碰撞的附加信號。儀表總線(xiàn)的拓撲結構要求每個(gè)連接的從機有恒定的電流消耗。

３ TSS721A的應用

通過(guò)對TSS721A收發(fā)器功能的全面了解，發(fā)現采用該收發(fā)器專(zhuān)用芯片可方便實(shí)現儀表總線(xiàn)，并且使設計者不再為總線(xiàn)上數據的傳輸操心，從而有更大的精力投入系統其它方面的工作。圖5是TSS721A遠程供電方式下電路連接。圖6是TSS721A在自動(dòng)抄表系統中的應用。