Skyworks Si2494/39 ISOmodem：高性能嵌入式调制解调器的全面解析

在当今的通信领域，调制解调器扮演着至关重要的角色。Skyworks的Si2494/39 ISOmodem以其卓越的性能和丰富的功能，成为嵌入式调制解调器市场的一颗璀璨明星。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、产品概述

Si2494/39 ISOmodem是一款功能齐全的ITU V.92/V.34兼容调制解调器，能够在公共交换电话网络（PSTN）上提供高达56 kbps的全双工连接速率。它采用了Skyworks Solutions的专利直接访问安排（DAA）技术，提供了可编程的电话线接口，集成度极高。这种紧凑的解决方案无需单独的DSP、调制解调器控制器、编解码器、变压器、继电器、光隔离器、时钟晶体和2 - 4线混合器，大大简化了设计。

此外，Si2494/39还支持语音功能，通过与Si3000语音编解码器配合使用，可实现语音听筒、无磁带答录机和免提扬声器等功能。其灵活性、小尺寸和最少的外部组件数量，使其非常适合嵌入式调制解调器应用。

二、产品特性

（一）数据调制与协议支持

Si2494/39支持多种数据调制格式，包括ITU - T、Bell 300 bps到56 kbps的V.21、V.22、V.29等，还具备快速连接V.44、V.42、V.42bis、MNP2 - 5等功能。它能够自动进行速率协商，支持V.92 PCM上行、V.92快速连接和V.92调制解调器保持等特性。同时，该调制解调器还支持I型和II型来电显示解码，无需外部ROM或RAM。

（二）接口与时钟选项

Si2494/39提供了多种接口选项，包括UART、SPI或并行接口，以及灵活的时钟选项。它可以使用低成本的32.768 kHz振荡器，也支持4.915 MHz振荡器和27 MHz时钟输入。集成的DAA提供了超过6000 V的电容隔离，具备并行电话检测和全球合规的线路接口，还支持过流检测和AT命令集。

（三）语音功能

在语音模式下，Si2494/39与Si3000语音编解码器配合，可实现语音听筒、无磁带答录机和免提扬声器等功能。它支持可编程的语音滤波器、限幅器和侧音，能够满足TBR - 38、TIA/EIA4790等语音标准。语音直通功能还支持可选的压缩，可用于实现无磁带答录机、音乐保持、语音菜单等应用。

三、电气规格

（一）推荐工作条件

Si2494/39的推荐工作条件包括环境温度和电源电压。对于F级和G级产品，环境温度范围分别为0 - 70°C和 - 40 - 85°C。数字电源电压VD的范围为3.0 - 3.6 V，典型值为3.3 V。

（二）直流特性

在直流特性方面，Si2494/39的高电平输入电压VIH为2.0 V，低电平输入电压VIL为0.8 V。高电平输出电压VOH在IO = - 2 mA时为2.4 V，低电平输出电压VOL在IO = 2 mA时为0.35 V。输入泄漏电流IL的范围为 - 10 - 10 µA，上拉电阻引脚RPU的范围为50 - 200 kΩ。

（三）交流特性

交流特性包括采样率、时钟输入频率、接收频率响应、发射和接收满量程电平、动态范围和总谐波失真等。采样率Fs为8 kHz，时钟输入频率有4.9152 MHz、27 MHz和32.768 kHz等选项。接收频率响应的低 - 3 dBFS转角在FILT = 0时为5 Hz，FILT = 1时为200 Hz。发射和接收满量程电平VFS的典型值为1.1 V PEAK，动态范围DR在不同条件下均为80 dB，总谐波失真THD在不同条件下为 - 72 - - 78 dB。

（四）环路特性

环路特性主要涉及直流终端电压、挂机泄漏电流、工作环路电流、直流振铃电流、振铃检测电压和振铃频率等。直流终端电压VTR在不同的电流和设置条件下有不同的值，挂机泄漏电流ILK在VTR = - 48 V时最大为5 µA，工作环路电流ILP的范围为10 - 120 mA（MINI = 00，ILIM = 0）或10 - 60 mA（MINI = 00，ILIM = 1）。

（五）开关特性

开关特性包括UART、SPI和并行接口的时序参数。例如，CLKOUT输出时钟频率为2.048 - 49.152 MHz，波特率精度tBD为 - 1 - 1 %。在SPI接口中，SS下降到第一个SCLK边沿的时间tSE为41 ns，最后一个SCLK边沿到SS上升的时间tSD为41 ns。

（六）热条件和绝对最大额定值

Si2494/39的热阻θJA在QFN - 38封装下为35 °C/W，在SOIC - 16封装下为77 °C/W。最大结温在QFN - 38封装下为105 °C，在SOIC - 16封装下为110 °C。绝对最大额定值包括直流电源电压VD为4.1 V，输入电流IIN为±10 mA，数字输入电压VIND为 - 0.3 - (VD + 0.3) V，CLKIN/XTALI输入电压VXIND为 - 0.3 - (VD + 0.3) V，工作温度范围TA为 - 10 - 100 °C，存储温度范围TSTG为 - 40 - 150 °C。

四、功能描述

（一）主机接口

Si2494/39通过异步串行接口、同步串行外设接口（SPI）或并行接口与主机处理器连接。默认情况下，采用异步串行通信。在SPI模式下，调制解调器作为SPI从机，通过SS、MOSI、MISO和SCLK引脚进行通信。并行接口则是一个8位数据总线，带有一个单比特地址到内存映射寄存器。

（二）命令模式和数据模式

复位后，Si2494/39处于命令模式，接受“AT”命令。通过“ATDT#”（音频拨号）或“ATDP#”（脉冲拨号）命令可以发起调制解调器呼叫。如果握手成功，调制解调器将进入数据模式，并使用数据协议提供错误纠正和数据压缩功能，以提高可靠性和吞吐量。

（三）快速连接和V.80同步访问模式

Si2494/39支持快速连接模式，可减少发起模式下的连接时间。此外，它还支持V.80同步访问模式，适用于异步DTE和同步DCE的操作。

（四）语音模式

在语音模式（+FCLASS = 8）下，Si2494/39与Si3000语音编解码器配合，可实现语音听筒、无磁带答录机和免提扬声器等功能。它通过ITU - T V.253命令控制操作，支持DTMF检测和生成、来电显示和振铃检测等功能。

（五）时钟和低功耗模式

Si2494/39内部包含一个锁相环（PLL）和时钟发生器，可从单个时钟输入派生所有必要的内部系统时钟。它提供了32.768 kHz或4.9152 MHz的晶体选项，也可以使用27 MHz或4.9152 MHz的时钟输入。此外，Si2494/39还提供了多种低功耗模式，包括睡眠模式、唤醒振铃模式和完全掉电模式。

（六）数据压缩和错误纠正

Si2494/39通过数据压缩协议（如ITU - T V.44、V.42bis和MNP5）实现DTE（主机到ISOmodem）速度大于最大DCE（调制解调器到调制解调器）速度。同时，它支持V.42和MNP2 - 4错误纠正协议，确保异步数据的无差错传输。

（七）其他功能

Si2494/39还具备来电显示操作、并行电话检测、过流检测、全球操作、固件升级、DTMF检测/生成、SMS/MMS支持、编解码器接口、答录机支持、语音直通和通用音调检测器等功能。

五、AT命令

Si2494/39支持丰富的AT命令集，包括基本AT命令、扩展AT&命令、扩展AT%命令和扩展AT命令。这些命令可用于控制调制解调器的各种功能，如拨号、通话、数据压缩、错误纠正、语音模式等。同时，调制解调器还会根据不同的操作结果返回相应的结果代码。

六、S - 寄存器和U - 寄存器

S - 寄存器用于存储一些很少更改的功能值，如定时器、计数器和控制字符的ASCII值。U - 寄存器是16位寄存器，可通过AT:Uaa命令写入，通过AT:R或AT:Raa命令读取。通过U - 寄存器，可对调制解调器和DAA的许多方面进行启用/禁用、配置、监控和修改。

七、引脚描述

Si2494/39和Si3018的引脚具有不同的功能。Si2494/39的引脚包括通用输入输出引脚、时钟输出引脚、数据输入输出引脚、复位引脚等。Si3018的引脚则主要用于与电话线连接，提供直流终端、接收输入、振铃信号等功能。

八、订购指南和封装信息

文档还提供了订购指南，可根据需要选择不同的封装和选项。Si2494/39采用38 - 引脚QFN和16 - 引脚SOIC封装，文档详细介绍了封装的尺寸、土地图案和相关的设计指南，以确保正确的安装和使用。

总之，Skyworks的Si2494/39 ISOmodem是一款功能强大、性能卓越的嵌入式调制解调器，适用于各种通信应用。通过深入了解其特性和功能，电子工程师可以更好地利用这款产品进行设计和开发。大家在实际应用中是否遇到过类似调制解调器的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。