MCP2120紅外編碼器/解碼器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，紅外通信技術(shù)憑借其低成本、高可靠性等優(yōu)勢，在眾多應(yīng)用場景中得到了廣泛應(yīng)用。Microchip的MCP2120紅外編碼器/解碼器，就是一款在紅外通信領(lǐng)域表現(xiàn)出色的產(chǎn)品。今天，我們就來深入了解一下MCP2120的特性、應(yīng)用以及設(shè)計過程中的一些要點。

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一、MCP2120概述

MCP2120是一款低成本、高性能、全靜態(tài)的紅外編碼器/解碼器，它符合IrDA?物理層規(guī)范（版本1.3），可以在UART和紅外（IR）光收發(fā)器之間架起一座橋梁。它能夠?qū)臉藴蔝ART接收到的數(shù)據(jù)進行編碼（調(diào)制），并以電脈沖的形式輸出到IR收發(fā)器；同時，也能將IR收發(fā)器接收到的電脈沖進行解碼（解調(diào)），然后通過MCP2120的UART進行數(shù)據(jù)傳輸。這種調(diào)制和解調(diào)方法完全符合IrDA標準，為紅外通信提供了可靠的保障。

二、主要特性

2.1 接口與兼容性

• UART接口：MCP2120可以與任何UART接口，包括標準的16550 UART和微控制器UART，實現(xiàn)半雙工通信。這意味著系統(tǒng)在同一時間只能進行發(fā)送或接收操作，而不能同時進行。
• IrDA兼容：它能夠與符合IrDA標準的收發(fā)器進行接口，確保了在紅外通信中的兼容性和互操作性。

2.2 波特率選擇

MCP2120的波特率可以通過硬件或軟件進行選擇，非常靈活。

• 硬件選擇：通過三個硬件引腳（BAUD2、BAUD1和BAUD0）的不同狀態(tài)組合，可以選擇不同的波特率。具體的波特率配置可以參考文檔中的表格。
• 軟件選擇：當BAUD2:BAUD0引腳配置為’111’時，MCP2120默認波特率為FOSC / 768。通過將MODE引腳設(shè)置為低電平，可以進入命令模式，在該模式下可以通過發(fā)送特定的十六進制命令來配置新的波特率。

2.3 低功耗特性

• 低功耗模式：通過將EN引腳置為低電平，可以將設(shè)備置于低功耗模式。在低功耗模式下，設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)機仍然會監(jiān)測EN引腳的狀態(tài)，一旦檢測到高電平，設(shè)備將在經(jīng)過1000 TOSC的延遲后恢復(fù)正常工作。
• 低電流消耗：在不同的工作電壓和頻率下，MCP2120的電流消耗都比較低。例如，在3.3V、8MHz的典型工作條件下，電流消耗小于1mA；在5.0V、禁用狀態(tài)下，典型電流消耗為3mA。

2.4 其他特性

• 支持多種傳輸/接收格式：支持1.63μs的傳輸/接收格式。
• CMOS技術(shù)：采用低功耗、高速的CMOS技術(shù)，具有完全靜態(tài)設(shè)計和低電壓操作的特點，適用于商業(yè)和工業(yè)溫度范圍。

三、應(yīng)用場景

MCP2120作為一款獨立的IrDA編碼器/解碼器產(chǎn)品，具有廣泛的應(yīng)用場景。它可以用于各種需要紅外通信的設(shè)備中，如便攜式計算設(shè)備、智能家居設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備等。其典型的應(yīng)用場景包括：

• 便攜式設(shè)備通信：為便攜式計算設(shè)備提供可靠的紅外通信接口，實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。
• 智能家居控制：在智能家居系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)設(shè)備之間的無線控制和數(shù)據(jù)交互。
• 工業(yè)數(shù)據(jù)采集：在工業(yè)環(huán)境中，用于采集和傳輸傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。

四、設(shè)計要點

4.1 電源與復(fù)位

• 電源上電：在設(shè)備上電時，需要等待設(shè)備復(fù)位定時器延遲（參數(shù)32）結(jié)束后，才能開始與設(shè)備進行通信。這一點在設(shè)計電源電路時需要特別注意。
• 復(fù)位操作：當RESET引腳處于低電平時，MCP2120將被強制進入復(fù)位狀態(tài)。當RESET引腳變?yōu)楦唠娖胶螅O(shè)備復(fù)位定時器開始計時，計時結(jié)束后，設(shè)備將恢復(fù)正常工作。

4.2 波特率配置

• 硬件配置：在進行硬件波特率配置時，需要根據(jù)實際需求選擇合適的BAUD2、BAUD1和BAUD0引腳狀態(tài)。同時，對于頻率低于2MHz的情況，建議使用外部時鐘。
• 軟件配置：在進行軟件波特率配置時，需要注意命令的發(fā)送順序和格式。當發(fā)送更改波特率命令（0x11）后，最后接收到的有效波特率值將成為新的波特率，新波特率將在回顯數(shù)據(jù)的停止位之后生效。

4.3 調(diào)制與解調(diào)

• 調(diào)制：當UART接收到要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，需要對數(shù)據(jù)進行調(diào)制。調(diào)制后的信號將驅(qū)動IR收發(fā)器模塊。在調(diào)制過程中，需要注意每個位的時鐘周期和電平變化。
• 解調(diào)：IR收發(fā)器模塊接收到的調(diào)制信號需要進行解調(diào)，以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。解調(diào)過程中，需要根據(jù)RXIR引腳的電平變化來判斷每個位的值。

4.4 減少抖動和偏移

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能會出現(xiàn)抖動和偏移現(xiàn)象。抖動是指期望邊緣的可能變化，偏移是指輸入信號到輸出信號的傳播延遲。為了減少抖動和偏移對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀枰侠碓O(shè)計電路布局和選擇合適的時鐘源。

五、開發(fā)工具

MCP212X開發(fā)者子板可以用于評估和演示MCP2122或MCP2120 IrDA?標準編碼器/解碼器設(shè)備。它可以方便地與多種低成本的PIC?演示板進行接口，如PICDEM HPC Explorer演示板、PICDEM FS USB演示板和PICDEM LCD演示板等。通過使用這些開發(fā)工具，可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進度。

六、電氣特性與封裝信息

6.1 電氣特性

文檔中詳細列出了MCP2120的絕對最大額定值、直流特性和交流特性等電氣參數(shù)。在設(shè)計過程中，需要確保設(shè)備的工作條件在這些參數(shù)的允許范圍內(nèi)，以保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

6.2 封裝信息

MCP2120提供14引腳的SOIC和DIP封裝，并且采用無鉛封裝工藝。文檔中還給出了封裝的詳細尺寸和標記信息，方便進行PCB設(shè)計和生產(chǎn)。

七、總結(jié)

MCP2120紅外編碼器/解碼器以其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場景和良好的兼容性，為電子工程師在紅外通信設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的選擇。在設(shè)計過程中，我們需要充分了解其特性和設(shè)計要點，合理配置波特率、處理電源和復(fù)位等問題，以確保設(shè)備的正常工作。同時，借助開發(fā)工具可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進度，提高開發(fā)效率。希望本文對大家在使用MCP2120進行設(shè)計時有所幫助。大家在實際應(yīng)用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。