TSS721A在自动抄表系统中的应用

    摘 要 介绍了一种新的仪表总线专用收发器芯片TSS721A的封装、基本功能以及应用电路连接。该收发器应用于自动抄表系统中，可使系统的实现大为简化。

    关键词 仪表总线 收发器 自动抄表系统

    自动抄表系统Automatic Meter Reading System，AMRS是一种不需要人员到达现场就能完成抄读各种计量仪表工作的管理系统。在自动抄表系统中采用欧洲新型总线结构——仪表总线，将使所组成的系统性能价格比大为提高[1]。

    采用新的仪表总线和相关技术的自动抄表系统具有一些显著的优点：通讯媒介可采用普通双绞线，总线极性可互换；可采用任意总线拓扑结构（星形、树形等），使系统布线施工简单、扩展灵活；总线工作不受任何从机接口或设备故障的影响；最大总线长度为1000公里（波特率≤9600波特时），并可以通过中继器扩大网络或系统的覆盖范围；可为用户计量仪表提供两种供电方式，即使停电也能保证系统正常工作；可满足现有所有的EMC、ESD、EMI要求。

    TSS721A是美国德州仪器公司1999年初生产的一种用于仪表总线的专用收发器芯片，将其应用于自动抄表系统中，无疑使系统的性能价格比和可靠性再次提高。本文结合应用对其加以介绍。

    １ TSS721A的功能

    TSS721A是一种用于仪表总线的收发器集成芯片。其内含的接口电路可以调节仪表总线结构中主从机之间的电平，可通过光电耦合器等隔离器件与总线连接，同时该收发器由总线供电，对从机不增加功率需求。外形采用16脚双列直插封装，将整个数据发送功能集成于一体，其内部功能框图如图1所示。芯片的外形封装如图2所示。表1为各个管脚功能的简单说明。

    该芯片具有其它一些主要功能[2]：

① 满足国际EN1434－3标准；

② 具有动态电平识别的接收逻辑；

③ 通过电阻可调接收电流；

④ 无极性连接；

⑤ 防掉电功能；

⑥ 可提供3.3V稳压源；

⑦ 支持远程供电；

⑧ 半双工下可达9600波特率；

⑨ 支持UART协议；

⑩ 从机可由总线或后备电池供电；

    只在数据传输时总线有效。

    ２ 数据传输模式

    ２．１ 数据由主机向从机传输

    TSS721A在此模式下采用总线电压调制传输数据，而总线电流保持恒定。总线电压Vbus＝MARK（标识值）是由从机管脚BUSL1和BUSL2之间电压差定义的。主从机间距离会影响该电压差。为使接收与距离无关，将管脚SC上的动态参考电平引入电压比较器TC3，参见图3。连接在管脚SC上的电容Csc的充电电流Ischarge和放电电流Iscdischarge是不同的，一般有如下关系：

    这个比例关系是独立于数据内容运行任意UART协议所必需的条件（例如，如果传输采用11位UART协议，当所传数据只有停止位为“1”，其它位都为“0”的情况），必须有足够的时间来对电容Csc进行再充电。电压比较器TC3检测来自主机的调制电压，并根据该电压VBUS＝SPACE（空值）或MARK（标识值）来开关正端输出TX和反端输出TX1，以输出数据给从机。

    ２．２ 数据由从机向主机传输

    TSS721A在此模式下使用总线电流调制传输数据，而总线电压保持恒定。芯片内电流源电流Ics3调制总线电流，由主机检测调制电流。恒流源CS3受输入RX或RX1控制，也可通过外部电阻Rris调节。在调制过程中调制电路部分供电电流Ims和电流源电流Ics3一起流入内部电路如图4所示。

    因为TSS721A是半双工设计，所以来自RX或RX1的电流调制反复出现以作为对输出TX或TX1的响应。如果主从机都要通过总线发送信息，则从机的TX和TX1上会出现表明数据碰撞的附加信号。仪表总线的拓扑结构要求每个连接的从机有恒定的电流消耗。

    ３ TSS721A的应用

    通过对TSS721A收发器功能的全面了解，发现采用该收发器专用芯片可方便实现仪表总线，并且使设计者不再为总线上数据的传输操心，从而有更大的精力投入系统其它方面的工作。图5是TSS721A远程供电方式下电路连接。图6是TSS721A在自动抄表系统中的应用。