MCP2140：实现IrDA标准无线连接的理想之选

在当今的电子设计领域，无线通信技术的应用越来越广泛。其中，IrDA（Infrared Data Association）标准作为一种成熟的红外无线通信技术，在许多设备中得到了广泛应用。MCP2140作为一款专门用于实现IrDA标准无线连接的设备，具有成本低、引脚少、易于使用等优点，为电子工程师提供了一个便捷的解决方案。

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一、MCP2140概述

MCP2140是一款18引脚的低成本、易于使用的设备，专为实现IrDA标准无线连接而设计。它支持IrDA标准协议“栈”、位编码/解码和低成本的离散红外接收器电路。该设备的串行和红外接口波特率固定为9600波特，适用于数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）应用，可连接在UART和红外光收发器之间。

二、关键特性

（一）协议支持

MCP2140实现了IrDA标准，包括IrLAP、IrLMP、IAS、TinyTP和IrCOMM（9线“cooked”服务类）。这些协议为红外通信提供了完整的解决方案，确保了设备之间的互操作性。

（二）物理信号层支持

它提供了IrDA标准物理信号层支持，包括双向通信、CRC实现和固定的数据通信速率9600波特。双向通信使得设备可以同时进行数据的发送和接收，CRC实现则保证了数据传输的可靠性。

（三）UART接口

具备UART-to-IrDA标准编码器/解码器功能，能够轻松与行业标准UART和红外收发器接口。UART接口可用于连接数据通信设备（DCE）或数据终端设备（DTE）系统，方便与其他设备进行数据交换。

（四）低功耗特性

采用CMOS技术，具有低功耗、高速、全静态设计和低电压操作等特点。在无红外活动时，设备可自动进入低功耗模式，电流消耗小于60μA，有效延长了设备的电池续航时间。

三、设备操作

（一）电源启动与复位

设备上电时，会先经历电源启动定时器延迟和振荡器启动定时器延迟，之后方可开始通信。当RESET引脚处于低电平时，设备将被强制进入复位状态；当RESET引脚变为高电平时，设备将完成复位序列并开始正常工作。

（二）时钟源

MCP2140需要一个时钟源来运行，时钟源可以是晶体、谐振器或外部时钟。为了实现9600波特的通信速率，时钟源的频率必须为7.3728 MHz。不同的时钟源需要搭配不同的电容，以确保振荡器的稳定性和启动时间。

（三）主机UART接口

主机UART接口与主机控制器通信，具有TX、RX、RTS、CTS、DSR、DTR、CD和RI等八个信号。其中，DSR、RTS和CTS信号用于控制主机控制器和MCP2140之间的握手操作。在数据传输和接收时，控制器的波特率需要与MCP2140的串行端口波特率匹配。

（四）编码器/解码器

编码器将UART格式的数据转换为IrDA标准格式的数据，解码器则将IrDA标准格式的数据转换为UART格式的数据。每个比特时间由16个比特时钟组成，根据要传输的数据值，TXIR引脚会输出不同的电平信号。

（五）低功耗模式

MCP2140具有自动低功耗模式，当红外链路关闭且约10秒内无红外活动时，设备将进入低功耗模式，此时设备振荡器关闭，PHACT引脚为低电平。当RXPD引脚电压超过REPDREF引脚参考电压或进行设备复位时，设备将退出低功耗模式。

四、IrDA数据协议支持

MCP2140支持IrDA标准的物理信号层（PHY）、链路访问协议（IrLAP）、链路管理协议/信息访问服务（IrLMP/IAS）等必要协议，以及Tiny TP和IrCOMM等部分可选协议。其中，IrCOMM提供了串行和并行端口仿真的方法，适用于传统的COM应用。

五、连接过程

当两个支持IrDA标准的设备使用IrCOMM协议建立连接时，需要经过正常断开模式（NDM）、发现模式和正常连接模式（NCM）三个步骤。在NDM模式下，主设备会以9600波特的默认波特率进行轮询，寻找附近的IrDA标准兼容设备；在发现模式下，主设备会确定从设备的能力；在NCM模式下，两个设备可以自由交换数据。

六、电气特性

文档中详细列出了MCP2140的绝对最大额定值、DC特性和AC特性等电气参数。这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考，确保设备在正常工作范围内稳定运行。

七、封装信息

MCP2140提供了18引脚的PDIP、SOIC和20引脚的SSOP等多种封装形式，方便工程师根据实际需求进行选择。不同封装形式的尺寸和引脚定义在文档中都有详细说明。

八、总结

MCP2140是一款功能强大、易于使用的红外通信控制器，为电子工程师实现IrDA标准无线连接提供了一个可靠的解决方案。它的低功耗特性、丰富的协议支持和灵活的接口设计，使其适用于各种红外通信应用场景。在实际设计中，工程师需要根据具体需求合理选择时钟源、电容等外部组件，确保设备的性能和稳定性。同时，了解设备的连接过程和电气特性，有助于优化电路设计，提高系统的整体性能。你在使用MCP2140进行设计时，是否遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。