摘 要: 介紹了一種新的儀表總線專用收發(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title="自動抄表">自動抄表系統中，可使系統的實現大為簡化。
關鍵詞: 儀表總線 收發(fā)器 自動抄表系統
自動抄表系統(Automatic Meter Reading System，AMRS)是一種不需要人員到達現場就能完成抄讀各種計量儀表工作的管理系統。在自動抄表系統中采用歐洲新型總線結構——儀表總線，將使所組成的系統性能價格比大為提高[1]。
采用新的儀表總線和相關技術的自動抄表系統具有一些顯著的優(yōu)點：通訊媒介可采用普通雙絞線，總線極性可互換；可采用任意總線拓撲結構(星形、樹形等)，使系統布線施工簡單、擴展靈活；總線工作不受任何從機接口或設備故障的影響；最大總線長度為1000公里(波特率≤9600波特時)，并可以通過中繼器擴大網絡或系統的覆蓋范圍；可為用戶計量儀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年初生產的一種用于儀表總線的專用收發(fā)器芯片，將其應用于自動抄表系統中，無疑使系統的性能價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的收發(fā)器集成芯片。其內含的接口電路可以調節(jié)儀表總線結構中主從機之間的電平，可通過光電耦合器等隔離器件與總線連接，同時該收發(fā)器由總線供電，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為各個管腳功能的簡單說明。
該芯片具有其它一些主要功能[2]：
① 滿足國際EN1434－3標準；
?、?具有動態(tài)電平識別的接收邏輯；
?、?通過電阻可調接收電流；
?、?無極性連接；
?、?防掉電功能；
⑥ 可提供3.3V穩(wěn)壓源；
?、?支持遠程供電；
?、?半雙工下可達9600波特率；
⑨ 支持UART協議；
?、?從機可由總線或后備電池供電；
只在數據傳輸時總線有效。
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電壓調制傳輸數據，而總線電流保持恒定?？偩€電壓Vbus＝MARK(標識值)是由從機管腳BUSL1和BUSL2之間電壓差定義的。主從機間距離會影響該電壓差。為使接收與距離無關，將管腳SC上的動態(tài)參考電平引入電壓比較器TC3，參見圖3。連接在管腳SC上的電容CSC的充電電流ISCcharge和放電電流ISCdischarge是不同的，一般有如下關系：
這個比例關系是獨立于數據內容運行任意UART協議所必需的條件(例如，如果傳輸采用11位UART協議，當所傳數據只有停止位為“1”，其它位都為“0”的情況)，必須有足夠的時間來對電容CSC進行再充電。電壓比較器TC3檢測來自主機的調制電壓，并根據該電壓VBUS＝SPACE(空值)或MARK(標識值)來開關正端輸出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電流調制傳輸數據，而總線電壓保持恒定。芯片內電流源電流ICS3調制總線電流，由主機檢測調制電流。恒流源CS3受輸入RX或RX1控制，也可通過外部電阻RRIS調節(jié)。在調制過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TSS721A是半雙工設計，所以來自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總線發(fā)送信息，則從機的TX和TX1上會出現表明數據碰撞的附加信號。儀表總線的拓撲結構要求每個連接的從機有恒定的電流消耗。
3 TSS721A的應用
通過對TSS721A收發(fā)器功能的全面了解，發(fā)現采用該收發(fā)器專用芯片可方便實現儀表總線，并且使設計者不再為總線上數據的傳輸操心，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在自動抄表系統中的應用。
參考文獻
1 Designing Applications for the MeterBus.Texas Instruments Company Applications Report、1994
2 TSS721A METER－BUS TRANSCEIVER.Texas Instruments Incorporated，April，1999