ZHCAEM1 October   2024 AFE781H1 , AFE782H1 , AFE881H1 , AFE882H1 , DAC8740H , DAC8741H , DAC8742H

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 4-20mA 环路
    2. 1.2 HART 协议
      1. 1.2.1 将 HART 添加到 4-20mA 环路
      2. 1.2.2 HART FSK
  5. 2AFE881H1 HART 调制解调器
    1. 2.1 AFE881H1 HART 变送器
    2. 2.2 详细的原理图
      1. 2.2.1 输入保护
      2. 2.2.2 启动电路
      3. 2.2.3 电压转电流级
      4. 2.2.4 电压转电流计算
      5. 2.2.5 HART 信号传输
      6. 2.2.6 HART 输入保护
      7. 2.2.7 电流消耗
      8. 2.2.8 HART 变送器板
      9. 2.2.9 HART 协议栈
  6. 3HART 测试和注册
    1. 3.1  HART 历史和 FieldComm Group
    2. 3.2  HART 测试概述
      1. 3.2.1 HART 协议规范
      2. 3.2.2 HART 协议测试规范
      3. 3.2.3 远程变送器器件测试
    3. 3.3  自动测试设备 (HART)
    4. 3.4  HART 物理层测试
      1. 3.4.1 FSK 正弦波测试
      2. 3.4.2 载波启动和停止时间测试
      3. 3.4.3 载波启动和停止瞬态测试
      4. 3.4.4 静音期间的输出噪声
      5. 3.4.5 模拟变化率测试
      6. 3.4.6 接收阻抗测试
      7. 3.4.7 噪声敏感度测试
      8. 3.4.8 载波检测测试
    5. 3.5  数据链路层测试
      1. 3.5.1 数据链路层测试规范
      2. 3.5.2 数据链路层测试日志
    6. 3.6  通用命令测试
    7. 3.7  常见做法命令测试
    8. 3.8  特定于器件的命令测试
    9. 3.9  HART 协议测试提交
    10. 3.10 HART 注册
  7. 4其他 TI HART 调制解调器设计
  8. 5总结
  9. 6鸣谢
  10. 7参考资料

其他 TI HART 调制解调器设计

我们创建了一些 TI 设计来演示 HART 通信。首先,DAC8740H 器件是 TI 的首款 HART 调制解调器器件,用于工厂自动化和控制。DAC8740H 是 HART 调制解调器系列中的一款器件,详见表 4-1

表 4-1 DAC874xH HART 调制解调器器件
器件 通信
DAC8740H UART
DAC8741H SPI
DAC8742H UART/SPI

DAC8740H 具有两款采用 HART 实现的相关设计。第一款设计是采用 HART 调制解调器的高精度环路供电式 4-20mA 现场变送器参考设计。该设计在 FieldComm 中注册为 HART 器件。图 4-1 显示了用于该 TI 设计的电路板。

 用于采用 HART 调制解调器的高精度环路供电式 4-20mA 现场变送器参考设计的电路板图 4-1 用于采用 HART 调制解调器的高精度环路供电式 4-20mA 现场变送器参考设计的电路板

第二款设计是支持 HART 的 PLC 模拟输入模块参考设计。该设计未在 FieldComm 中注册,但该设计指南包含测量和测试程序,用于证明该设计通过了各种 HART 测试。

 用于支持 HART 的 PLC 模拟输入模块参考设计的电路板图 4-2 用于支持 HART 的 PLC 模拟输入模块参考设计的电路板

如之前的变送器设计中所示,AFE881H1 是一款具有集成 DAC 的 HART 调制解调器。AFE881H1 是 HART 调制解调器系列的一部分,详见表 4-2

表 4-2 AFE881H1 系列 HART 调制解调器器件
器件 DAC 分辨率 DAC 输出范围
AFE881H1 16 位 0.3V 至 2.5V
AFE781H1 14 位 0.3V 至 2.5V
AFE882H1 16 位 0V 至 2.5V
AFE782H1 14 位 0V 至 2.5V

为 AFE881H1 和 AFE882H1 提供了评估模块 (EVM)。对于 AFE881H1EVM,电路板输出 DAC 电压以用于评估。对于 AFE882H1EVM(这是一款类似的器件,但 DAC 输出为 0V 至 2.5V),EVM 使用 XTR305 来生成电压或电流输出。

可以发布包含 V 至 I 转换级的前端电路板 EVM。当施加电源电压时,这些前端电路板作为 4-20mA 环路上的变送器运行。图 4-3 显示了 AFE881H1 模块化前端电路板。

 AFE881H1 模块化前端电路板图 4-3 AFE881H1 模块化前端电路板

电路板右侧的连接器连接到环路电源,并且可以在环路连接的任一侧添加负载电阻器。该 EVM 的左侧连接到数字后端电路板。对于通过 PC 实现的 GUI 控制,数字后端电路板配有 USB 连接。FTDI 器件在器件和 PC 之间来回发送 SPI 或 UART 信号。

此外,还使用 LaunchPad 连接器创建了数字后端电路板。可以使用 TI LaunchPad 套件来编写固件并控制器件。

作为对前端/后端电路板生态系统的测试,这些电路板用作对 AFE882H1 运行 HART 测试的工具。图 4-4 显示了用于 AFE882H1 的模块化 EVM。

 用作 HART 变送器的 AFE882H1 前端电路板以及数字后端电路板和 MSP430FR5969 LaunchPad图 4-4 用作 HART 变送器的 AFE882H1 前端电路板以及数字后端电路板和 MSP430FR5969 LaunchPad

和以前一样,前端电路板连接到电源,充当 4-20mA 环路的控制器。在该模块化设置中,对 EXP-MSP430FR5969 LaunchPad 电路板进行了 HART 栈编程。AFE881H1 变送器设计中的 HART 栈重复用于 AFE882H1。该 LaunchPad 连接到数字后端 (LP-DBE) 接口板,并连接到包含 AFE882H1 器件的前端电路板。与 AFE881H1 变送器板类似,环路电源通过连接到板右侧的连接器提供。HART 测试已在该电路板上成功运行,FieldComm 还已完成了该电路板的测试。使用该设置,AFE882H1 设计被注册为 HART 变送器。