MCP2150开发者板：红外应用开发的得力助手

在电子工程师的日常工作中，找到一款合适的开发板对于项目的顺利开展至关重要。今天，我们就来深入了解一下Microchip的MCP2150开发者板，看看它在红外应用开发领域能为我们带来哪些便利。

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一、产品概述

1.1 开发板简介

MCP2150开发者板是一款专门用于红外数据协会（IrDA）应用开发和演示的工具。它可以通过USB接口或者电源测试点（VDD和GND）供电。当使用电源测试点供电时，如果JP2短路，电压不能超过PIC18F65J50的电压规格。其主机接口可以连接到UART驱动设备，通过DB - 9连接器进行通信；也可以连接到PIC18F65J50实现独立运行；还能在PIC18F65J50连接到UART驱动设备时实现直通操作。此外，USB接口信号与PIC18F65J50完全连接，这使得开发者可以创建程序，让PIC18F65J50与USB主机和MCP2150进行通信，从而将开发板用作IrDA到USB的转换器。

1.2 功能特性

MCP2150开发者板主要有五个功能模块：电源、主机微控制器、MCP2150、光收发器电路和RS - 232电路/接口。

• 电源模块：电源可以来自USB连接或电源测试点。USB电源会被调节到3.3V，以满足PIC18F65J50的要求。开发板有两个电源平面，一个用于PIC18F65J50电路，另一个用于MCP2150/光收发器/RS - 3238驱动电路。通过一个跳线（JP2）可以将两个电源平面连接在一起，同时有一个LED用于指示MCP2150/光收发器/RS - 232驱动电路是否通电。
• 主机微控制器：使用PIC18F65J50作为主机控制器，它可以通过ICSP接口进行用户开发程序的编程。需要注意的是，PIC18F65J50的最大工作电压为3.6V，如果通过VDD和GND测试点为开发板供电，必须确保PIC18F65J50不会过压。可以通过移除跳线JP1和JP2上的跳线分流器来将PIC18F65J50与MCP2150的电源平面隔离。
• MCP2150模块：使用标准的11.0592 MHz晶体作为设备时钟。MCP2150DM将MCP2150设备安装在PCB上（TSSOP封装），并且有一个DIP封装的占位符，方便在设备版本更新时进行更换。
• 光收发器电路：支持最多四个光收发器电路实现，但在制造时只安装了一个。其他的用于用户实现和评估，通过跳线可以选择系统使用的光收发器。
• RS - 232电路/接口：使用MAX3238兼容的电平转换IC，具备支持通过DB - 9连接器连接RS - 232主机的所有必要硬件。该端口可以使用直连电缆连接到PC。

1.3 硬件特性

MCP2150开发者板具有以下硬件特性：

• 迷你USB连接器，用于为开发板供电。
• 板载+3.3V稳压器，为PIC18F65J50供电。
• 外部稳压直流电源接口。
• 跳线，用于隔离PIC18F65J50的电源信号与开发板其他部分的电源，使开发板能够在高于3.3V的电压下运行。
• DB - 9连接器及相关硬件，用于直接连接到MCP2150的UART（DB - 9接口需要RS - 232信号电平）。
• 十四针头连接到主机UART接口。
• 十四个1x3针跳线，用于在MCP2150、PIC18F65J50和MAX3238设备之间路由UART信号。
• MCP2150的BAUD1:BAUD0状态跳线。
• 绿色电源指示灯LED。
• 已实现的红外收发器电路（另外两个可选的光收发器电路已实现但未安装）。
• PIC18F65J50设备的复位开关。
• PIC18F65J50的ICSP头。
• PIC18F65J50程序选择的跳线选项。
• PIC18F65J50晶体。
• MCP2150晶体插座。
• 载波检测（CD）指示灯LED。
• MCP2150的SOIC和DIP封装占位符（默认安装SOIC封装，安装DIP封装需要移除SOIC封装）。

1.4 跳线说明

• 电源和光收发器接口跳线：跳线JP2连接开发板的两个电源平面。移除跳线可以使MCP2150部分在MCP2150的全电压范围（2.0V至5.5V）内运行；当JP2连接时，最大电压限制为PIC18F65J50设备的最大电压（3.6V）。跳线JP1C1和JP2C1用于将默认安装的光收发器连接到MCP2150的RXPD和TXIR引脚。如果安装了其他光收发器实现，可以切换跳线来选择所需的光收发器。
• 主机UART接口连接跳线：十四个跳线将MCP2150的主机UART信号连接到PIC18F65J50或DB - 9连接器（经过UART驱动设备后）。通过这些跳线可以选择主机UART信号的连接方式和波特率。

1.5 PC要求

使用该开发板的PC需要满足以下主要要求：

• 标准串行端口。
• USB端口，用于为MCP2150开发者板供电。
• 终端仿真程序，如Windows系统中的HyperTerminal。
• 安装IrDA标准驱动，将红外端口视为虚拟串行端口。

1.6 开发板套件内容

MCP2150开发者板套件包括MCP2150开发者板（编号102 - 00265）和重要信息表。需要注意的是，套件不再附带CD - ROM，其他材料可以从开发板产品页面下载，包括用户指南、固件、GUI程序、原理图捕获和PCB布局文件等。

二、安装与操作

2.1 演示系统概述

要演示MCP2150开发者板（作为从设备）的操作，需要一个主设备，通常是带有红外端口（集成红外端口或红外加密狗）的PC。开发板的默认固件程序有四个不同的程序，通过RD7:6引脚的状态进行选择，分别是直接红外/ UART（DB - 9）模式、数据流式传输模式、回显数据模式和红外/ UART（DB - 9）通过PIC模式。

2.2 演示系统设置

演示系统需要一个主设备（PC）和MCP2150开发者板（从设备）。开发板可以通过USB电源或电源测试点供电，在演示中通常使用USB供电，因此需要一台带有UART和USB端口的PC。该开发板可以在DB - 9接口和红外接口之间进行通信，或者作为嵌入式系统在红外接口和PIC微控制器之间进行通信。

• PIC18F65J50固件：PIC18F65J50固件程序通过查看RD7:4引脚的状态来确定开发板的操作（程序和主机UART波特率）。JMP14:JMP1跳线的配置决定了UART信号在MCP2150、PIC和MAX3238兼容驱动器之间的连接方式。程序的操作包括：将数据直接从红外接口传递到MAX3238设备；数据从红外接口经过PIC微控制器后传递到MAX3238设备；PIC接收到数据字节后，连续流式传输数据表；PIC将接收到的字符改变大小写后进行回显。
• 带有红外端口的PC：带有红外端口的PC可以配置为主设备，需要运行适当的应用程序（如HyperTerminal）与从设备进行通信。可能需要安装IRCOMM2K驱动，以便HyperTerminal可以将红外端口视为串行端口进行通信。在安装IRCOMM2K时，选择COM7作为所需的端口。

2.3 演示程序

2.3.1 演示#1：直接红外/UART（DB - 9）模式

此模式下，MCP2150开发者板将直接将在DB - 9端口接收到的数据与PC（或IrDA到串行接口加密狗）进行通信。演示了MCP2150在红外端口和主机UART端口之间转换数据的功能。具体操作步骤如下：

1. 将主设备的红外端口和MCP2150开发者板放在平坦表面上，相距约25 cm（10英寸），并使红外端口相互面对。
2. 确保MCP2150开发者板上的跳线配置如指定的那样。
3. 通过USB连接器为开发板供电，按下并释放PIC复位开关（S1）以确保PIC正常复位，此时绿色电源LED（D1）将亮起。
4. 将PC的串行端口连接到MCP2150开发者板的DB - 9连接器。
5. 等待PC发出声音，系统托盘显示红外图标，将鼠标悬停在图标上会显示MCP2150设备ID（当前为“Generic IrDA”）。
6. 在PC上打开主设备的HyperTerminal程序窗口（如COM 7），确保窗口显示HyperTerminal程序已连接，此时系统托盘图标将从单个红外图标变为两个相对的红外图标，表示建立了红外链接。
7. 在PC上打开第二个HyperTerminal程序窗口，连接到PC的串行端口（如COM 2），以连接到MCP2150开发者板，确保窗口显示HyperTerminal程序已连接。
8. 在其中一个HyperTerminal程序窗口（如主设备的窗口）中输入一些字符，这些字符将在另一个HyperTerminal程序窗口（串行端口窗口）中显示。
9. 在另一个HyperTerminal程序窗口（串行端口窗口）中输入一些字符，这些字符将在主设备的窗口中显示。
10. 在任一HyperTerminal程序窗口中，选择“Transfer”下拉菜单，然后选择“Send Text File...”选项，导航到包含Transmit File.Txt文件的文件夹并选择它，然后点击“Open”，所选窗口中显示的数据将被传输，并在另一个窗口中接收和显示。
11. 可以从另一个HyperTerminal程序窗口进行文件传输，操作相同。
12. 可以根据需要继续进行上述步骤。

2.3.2 演示#2：数据流式传输模式

在该模式下，MCP2150开发者板（MCP2150DM）通过红外接口与PC进行通信，将连续流式传输一个数据表到主设备（PC），展示了从嵌入式系统到主设备的数据吞吐量。具体操作步骤如下：

1. 将主设备的红外端口和MCP2150开发者板放在平坦表面上，相距约25 cm（10英寸），并使红外端口相互面对。
2. 确保MCP2150开发者板上的跳线配置如指定的那样。
3. 通过USB连接器为开发板供电，按下并释放PIC复位开关（S1）以确保PIC正常复位，此时绿色电源LED（D1）将亮起。
4. 在PC上打开主设备的HyperTerminal程序窗口（如COM 7），确保窗口显示HyperTerminal程序已连接，系统托盘图标将从单个红外图标变为两个相对的红外图标，表示建立了红外链接。
5. 在HyperTerminal程序窗口中输入任何字符，然后将从嵌入式系统在HyperTerminal窗口中接收到一个250字节表的连续流（具体数据表见附录E）。
6. 断开HyperTerminal程序窗口，将不再接收数据。

2.3.3 演示#3：回显数据模式

在这个模式中，MCP2150开发者板（MCP2150DM）通过红外接口与PC进行通信，将接收到的数据改变大小写后回显给主设备（PC），展示了应用系统的命令/响应功能。具体操作步骤如下：

1. 将主设备的红外端口和MCP2150开发者板放在平坦表面上，相距约25 cm（10英寸），并使红外端口相互面对。
2. 确保MCP2150开发者板上的跳线配置如指定的那样（绿色显示的跳线不是必需的，可以保持打开）。
3. 通过USB连接器为开发板供电，按下并释放PIC复位开关（S1）以确保PIC正常复位，此时绿色电源LED（D1）将亮起。
4. 在PC上打开主设备的HyperTerminal程序窗口（如COM 7），确保窗口显示HyperTerminal程序已连接，系统托盘图标将从单个红外图标变为两个相对的红外图标，表示建立了红外链接。
5. 在HyperTerminal程序窗口中输入一些字母字符，如“kLwtGh”，窗口将显示每个字符及其切换大小写后的版本，如“kKLlwWtTGghH”。
6. 继续输入任何字母字符（大写或小写），输入的字母字符及其相反大小写将被显示。
7. 断开HyperTerminal程序窗口，将不再接收数据。

2.3.4 演示#4：红外/UART（DB - 9）通过PIC模式

此模式与演示#1类似，MCP2150开发者板将在DB - 9端口接收到的数据与PC（或IrDA到串行接口加密狗）进行通信，演示了MCP2150在红外端口和主机UART端口之间转换数据的功能。具体操作步骤与演示#1基本相同。

三、附录信息

3.1 原理图和布局

附录A提供了MCP2150开发者板的原理图和布局图，包括电路板原理图、顶层丝印和焊盘、顶层、顶层丝印和焊盘顶层、底层、电源层和接地层等。需要注意的是，由于Microchip工具和文档不断发展，实际的原理图和电路板布局可能与文档中的有所不同，建议参考官方网站获取最新文档。

3.2 物料清单

附录B列出了MCP2150开发者板PCB上安装的组件和未安装的组件。安装的组件包括电容、电阻、连接器、芯片等，未安装的组件为用户提供了进一步扩展和测试的可能性。同样，由于文档可能会过时，建议参考官方网站获取最新的物料清单。

3.3 电路板测试

附录C讨论了MCP2150开发者板的测试情况。只有部分配置进行了测试，测试部分包括MCP2150 IrDA标准协议处理程序、PIC18F65J50微控制器、TFDU - 4300（U4）及相关电路、USB电源电路、DB - 9接口及相关电路、ICSP头、PIC微控制器晶体电路、MCP2150晶体电路、JMP1 - JMP14跳线和RD6跳线等。未测试部分包括TFDU - 4101（U3）及相关电路、HSDL - 3000（U1）及相关电路、HD1头、JP1、JP2、JP3、PortD跳线（除RD6）、JP1A、JP2A、JP1B、JP2B、USB数据线和开关S1等。

3.4 配置HyperTerminal程序

附录D提供了配置HyperTerminal程序的详细说明。在运行演示时，可能需要两个HyperTerminal程序实例，一个用于主设备，另一个用于从设备（仅在测试#1和测试#4中使用）。不同实例的配置有所不同，包括连接到PC的IrDA端口（虚拟串行端口）和连接到PC的串行端口（用于与MCP2150开发者板的DB - 9接口通信）的配置步骤。

3.5 连续传输数据表

附录E展示了演示#2中流式传输到主设备的数据表。数据表包含250个字节，传输完后程序将回到表的顶部，持续流式传输直到红外链接关闭。

3.6 编程MCP2150DM

附录F介绍了对MCP2150DM进行编程的相关信息。MCP2150DM出厂时已将默认演示固件编程到PIC18F65J50中，用户可以使用自己的应用固件或提供的演示固件对PIC18F65J50进行重新编程。编程需要PC的USB端口、MPLAB ICD 2模块（带USB电缆）、RJ - 11到ICSP适配器（AC164110）和包含.HEX文件的CD（00265.HEX）。具体编程方法可参考MPLAB - IDE和MPLAB - ICD2的相关文档。

四、总结

MCP2150开发者板为红外应用开发提供了一个功能强大且灵活的平台。它具有丰富的硬件特性和多种演示模式，可以帮助开发者快速上手并进行各种红外应用的开发和测试。同时，详细的文档和附录信息为开发者提供了全面的支持，无论是初学者还是有经验的工程师都能从中受益。在实际应用中，开发者可以根据自己的需求对开发板进行配置和编程，实现各种红外通信功能。你在使用MCP2150开发者板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎