摘 要: 设计与TPT/XP-1250兼容的现场总线收发器
关键词: LonWorks ；收发器
引言
LonWorks 现场总线网络技术现在已经广泛应用于家庭、工作和娱乐各个场合，它是美国Echelon公司以LonWorks 技术为基础发展起来的一种现场总线工业控制网络。LonWorks 收发器是成品模块，具有良好的互操作性，收发器在神经元芯片和LonWorks 网络间提供了一个物理的通信接口。
图1 TPT/XF-1250双绞收发器与神经元芯片的连接
图2 硬件电路
TPT/XF-1250双绞线收发器
TPT/XF-1250双绞线收发器，采用差分曼切斯特编码，通信信号与极性无关，变压器隔离网络信号，其通信速率为1.25Mbps。TPT/XF-1250双绞线收发器模块由变压器、差分曼切斯特编码通信收发器、电源连接器、神经元芯片通信端口(CP)以及双绞线网络数据线组成。
TPT/XF-1250双绞线收发器与神经元芯片的连接见图1。
TPT/XF-1250双绞线收发器工作在神经元芯片通信端口(CP)的单端模式下。CP0引脚接受网络上经过变压器耦合的数据信号，CP1引脚发送数据信号经过变压器耦合到网络上，CP2引脚是发送使能信号，CP3引脚是睡眠信号。根据收发器的一般原理：接受的信号波形需要整形，发送的信号需要驱动；设计与TPT/XF-1250收发器兼容的设备，不仅引脚兼容，而且性能达到TPT/XF-1250的要求，具有可互换性。
硬件电路
所设计的硬件电路示于图2。发送数据时，神经元芯片通信端口(CP)首先使能CP2，然后经由神经元芯片曼切斯特编码的数据通过CP1发出，信号经过由R5,R6,R7,L2,L3,C2组成的滤波电路通过变压器TX耦合到网络上，在发送数据时接收端CP0也有数据接收，这和TPT/XF-1250收发器发送数据时情况完全相同。接收数据时，网络上的曼切斯特编码的数据经过由R10,R11,R12,C6,C7,L4组成的整形电路和由R1,R2,C1,L1组成的滤波电路由CP0引脚进入神经元芯片。
这是一种低成本的方案，总体成本不到30元。在设计的过程中发现购买的各种变压器的效果都不太理想，经过对各种接收数据和发送数据波形的测试，自行绕制脉冲变压器TX,L=3.5mH， 中点抽头后用环氧树脂管封，测试发送和接收数据时的波形接近TPT/XF-1250双绞线收发器，效果良好。该设计的另一个重要的地方是低成本1.25Mbps带宽200K的无源带通滤波器的设计，滤波电路设计的好坏直接影响该收发器的性能和兼容性。在滤波电路的设计中采用EESOF设计软件(电子科技大学开发的微波设计软件)拟出电路结构，计算出分布参数，在实际电路中再进行调整。整形电路的设计，需要选用合适的运算放大器，调整R10,R11,R12,C6,C7的参数，以得到合适的波形输出。另外，设计R8,R9,C5的目的是为了达到更好的收发性能，同时和TPT/XF-1250完全兼容。在印刷电路板设计的时候，特别需要注意的是，应该采用高频电路的设计方法，以便得到更好的收发性能。
结语
经过两年的性能测试，基本上达到与TPT/XF-1250双绞线收发器的性能。该电路简单、可靠、成本低、兼容性好。对于国内应用LonWorks 现场总线技术的厂商，打破Echelon公司收发器的垄断地位,无疑是一个好的开始。■
参考文献：
1. Neuron Chip Data Book, Motorola, or Toshiba.
2. LONWORKS Custom Node Development engineering bulletin, Echelon Corporation.