MCP2140：實現IrDA標準無線連接的理想之選

在當今的電子設計領域，無線通信技術的應用越來越廣泛。其中，IrDA（Infrared Data Association）標準作為一種成熟的紅外無線通信技術，在許多設備中得到了廣泛應用。MCP2140作為一款專門用于實現IrDA標準無線連接的設備，具有成本低、引腳少、易于使用等優點，為電子工程師提供了一個便捷的解決方案。

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一、MCP2140概述

MCP2140是一款18引腳的低成本、易于使用的設備，專為實現IrDA標準無線連接而設計。它支持IrDA標準協議“棧”、位編碼/解碼和低成本的離散紅外接收器電路。該設備的串行和紅外接口波特率固定為9600波特，適用于數據通信設備（DCE）和數據終端設備（DTE）應用，可連接在UART和紅外光收發器之間。

二、關鍵特性

（一）協議支持

MCP2140實現了IrDA標準，包括IrLAP、IrLMP、IAS、TinyTP和IrCOMM（9線“cooked”服務類）。這些協議為紅外通信提供了完整的解決方案，確保了設備之間的互操作性。

（二）物理信號層支持

它提供了IrDA標準物理信號層支持，包括雙向通信、CRC實現和固定的數據通信速率9600波特。雙向通信使得設備可以同時進行數據的發送和接收，CRC實現則保證了數據傳輸的可靠性。

（三）UART接口

具備UART-to-IrDA標準編碼器/解碼器功能，能夠輕松與行業標準UART和紅外收發器接口。UART接口可用于連接數據通信設備（DCE）或數據終端設備（DTE）系統，方便與其他設備進行數據交換。

（四）低功耗特性

采用CMOS技術，具有低功耗、高速、全靜態設計和低電壓操作等特點。在無紅外活動時，設備可自動進入低功耗模式，電流消耗小于60μA，有效延長了設備的電池續航時間。

三、設備操作

（一）電源啟動與復位

設備上電時，會先經歷電源啟動定時器延遲和振蕩器啟動定時器延遲，之后方可開始通信。當RESET引腳處于低電平時，設備將被強制進入復位狀態；當RESET引腳變為高電平時，設備將完成復位序列并開始正常工作。

（二）時鐘源

MCP2140需要一個時鐘源來運行，時鐘源可以是晶體、諧振器或外部時鐘。為了實現9600波特的通信速率，時鐘源的頻率必須為7.3728 MHz。不同的時鐘源需要搭配不同的電容，以確保振蕩器的穩定性和啟動時間。

（三）主機UART接口

主機UART接口與主機控制器通信，具有TX、RX、RTS、CTS、DSR、DTR、CD和RI等八個信號。其中，DSR、RTS和CTS信號用于控制主機控制器和MCP2140之間的握手操作。在數據傳輸和接收時，控制器的波特率需要與MCP2140的串行端口波特率匹配。

（四）編碼器/解碼器

編碼器將UART格式的數據轉換為IrDA標準格式的數據，解碼器則將IrDA標準格式的數據轉換為UART格式的數據。每個比特時間由16個比特時鐘組成，根據要傳輸的數據值，TXIR引腳會輸出不同的電平信號。

（五）低功耗模式

MCP2140具有自動低功耗模式，當紅外鏈路關閉且約10秒內無紅外活動時，設備將進入低功耗模式，此時設備振蕩器關閉，PHACT引腳為低電平。當RXPD引腳電壓超過REPDREF引腳參考電壓或進行設備復位時，設備將退出低功耗模式。

四、IrDA數據協議支持

MCP2140支持IrDA標準的物理信號層（PHY）、鏈路訪問協議（IrLAP）、鏈路管理協議/信息訪問服務（IrLMP/IAS）等必要協議，以及Tiny TP和IrCOMM等部分可選協議。其中，IrCOMM提供了串行和并行端口仿真的方法，適用于傳統的COM應用。

五、連接過程

當兩個支持IrDA標準的設備使用IrCOMM協議建立連接時，需要經過正常斷開模式（NDM）、發現模式和正常連接模式（NCM）三個步驟。在NDM模式下，主設備會以9600波特的默認波特率進行輪詢，尋找附近的IrDA標準兼容設備；在發現模式下，主設備會確定從設備的能力；在NCM模式下，兩個設備可以自由交換數據。

六、電氣特性

文檔中詳細列出了MCP2140的絕對最大額定值、DC特性和AC特性等電氣參數。這些參數為工程師在設計電路時提供了重要的參考，確保設備在正常工作范圍內穩定運行。

七、封裝信息

MCP2140提供了18引腳的PDIP、SOIC和20引腳的SSOP等多種封裝形式，方便工程師根據實際需求進行選擇。不同封裝形式的尺寸和引腳定義在文檔中都有詳細說明。

八、總結

MCP2140是一款功能強大、易于使用的紅外通信控制器，為電子工程師實現IrDA標準無線連接提供了一個可靠的解決方案。它的低功耗特性、豐富的協議支持和靈活的接口設計，使其適用于各種紅外通信應用場景。在實際設計中，工程師需要根據具體需求合理選擇時鐘源、電容等外部組件，確保設備的性能和穩定性。同時，了解設備的連接過程和電氣特性，有助于優化電路設計，提高系統的整體性能。你在使用MCP2140進行設計時，是否遇到過一些挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗和想法。