在前面關于MBus協議的描述中，個人覺得在描述TSS721部分存在不容易理解的地方，總覺得還可以說的更清楚點，在實際使用中我又發現TSS721的一款替代芯片，在這里作個詳細的說明，可以加深對MBus協議實現的理解和TSS721部分的理解。

2013年9月10日–推動高能效創新的安森美半導體(ON Semiconductor，美國納斯達克上市代號：ONNN)推出一款新的集成從收發器，用于雙線式儀表總線(M-BUS)從設備及中繼器。NCN5150提供全部必需功能，符合描述遠程抄表M-BUS應用物理層要求的EN 13757-2和EN 1343-3標準，用于供暖及冷氣表、電表、水表和燃氣表等多能儀表應用。NCN5150提供達38,400波特(baud)的通用異步接收器/發射器(UART)通信速度，包含達2個單位負載(SOIC封裝版本)或6個單位負載(QFN封裝版本)的可編程功率等級，以集成的3.3 V低壓降(LDO)穩壓器用于外部電路。低內部能耗使應用中傳感器能夠獲得更多電能，而低壓總線工作(低至9.2 V)令其可在擴展型M-BUS網絡中工作。NCN5150提供SOIC-16及QFN-20封裝選擇。SOIC-16與當前市場上的器件引腳對引腳兼容，但提升多種性能。QFN封裝的尺寸非常適用于越來越多的空間受限型應用。NCN5150采用安森美半導體最新的混合信號技術設計，強固且提供-40°C至+85°C的寬工作溫度范圍，使其非常適用于此市場應用中常見的多樣化但通常不可預測的工作環境。除了具有極性獨立的特性外，其它關鍵特性包括掉電保護功能、快速啟動，并能夠配合從總線或外部電源為從設備供電。

一、引腳說明

二、功能框圖

上表說明了其最低工作電壓可以達到9.2V。

三、功能說明

NCN5150在MBUS協議中是作為從收發器(slave transceriver)，總線的連接完全是極性無關的。這種收發器在從主從通信到TTL電平的UART通信方向上是電壓調制，在其它方向上是通過轉換UART電壓電平到總線電流的調制方式。NCN5150內部集成了一個電壓穩壓器，通過這個電壓穩壓器可以利用從總線上吸取的電流，還有一個電源失敗提前警告功能。支持外部電源供電，其IO高電平能夠被設置以此來匹配從設備的傳感器電路。

MBus協議：

M-BUS是一種用于效用表和傳感器通信和供電的歐洲標準。由主到從的通信是通過電壓電平信號實現的。當處于空閑狀態或者傳輸一個邏輯1(mark)的時候，主設備將提供一個36V的電壓到總線上。當傳輸一個邏輯0(space)的時候，主設備將總線電壓降低到24V。由從到主的通信是通過電流調制實現的。在總線處于空閑狀態或者從設備傳輸一個邏輯1(mark)的時候，從設備將從總線上吸取固定的電流。當傳輸一個邏輯0(space)的時候，從設備將在固定消耗總線電流的基礎上額外再消耗15mA左右的總線電流。Mbus使用一種半雙工11bit的幀格式，由1個開始比特、8個數據比特、1個奇偶比特、1個停止比特構成。MBus標準支持的通信波特率分別是300、600、2400、4800、9600、19200、38400，NCN5150支持MBus標準全部的通信速率。

總線的連接和整流：

根據MBus標準，MBus總線接口上需要串接兩個220歐姆的電阻，這樣是為了防止在通信異常的情況下限制從總線上吸取的電流。由于MBus總線的連接時極性無關的，NCN5150內部一開始就通過一個快速的二極管整流橋來對總線電壓進行整流。

從設備的電源提供(來自于總線端電源)：

一個從設備可以通過MBus總線供電，或者通過外部電源供電。MBus標準要求從設備從總線上吸取一個固定的電流，這個固定的電流由恒流源CS1提供，同時這個電流用于給外部的存儲電容CSTC充電，這個從總線上吸取的固定的電流的大小是通過可編程電阻RIDD來確定的。從總線上吸取的固定電流可以按照1.5mA為單位增加，這個1.5mA的電流大小稱為單位負載(unit load)。表5列出了可編程電阻RIDD的不同值對應的不同數量的單位負載，同時也列出了從總線吸取的電流IBUS和從STC引腳上可以吸取的電流ISTC。ISTC的值要稍微小于IBUS的值，小于的部分可以認為是NCN5150內部的功率消耗導致的。RIDD電阻的精度必須要小于1%，注意5~6個單位負載的電流不包含在MBus標準中。

當STC引腳上的電壓達到VSTC,VDD ON的時候，LDO穩壓器打開，并且在VDD引腳上輸出3.3V的穩定電壓，從存儲電容CSTC中吸取出電流。一個最小1微法的去耦電容需要連接到VDD引腳上用于穩壓器的穩定性。在STC引腳上需要連接最小容量為10微法的電容。此外，CSTC與CVDD電容大小之比必須大于9。STC引腳上的電壓通過一個并聯的穩壓器鎖定到VSTC,clamp，這個并聯的鉗位穩壓器將消耗掉不能被NCN5150和外部電路使用的多余的電流。

從設備電源提供(來自于外部電源):

一旦外部傳感器的電流消耗大于允許的總線電流，或者是當總線電源不存在的時候仍然需要傳感器保持運行，這時就需要一個外部電源供電，比如電池供電。

主到從的通信：

MBus從主到從的通信是通過電壓電平信號，為了區別主設備傳輸的電壓信號和其他從設備的信號在線纜電阻上引起的電壓下降，mark電平電壓VBUS,MARK被存儲下來，并且僅僅當總線電壓下降到小于VT電壓電平的時候，NCN5150才會去檢查通信。圖8顯示的是主到從通信的簡單原理圖，接收的數據在引腳TX和TXI上傳輸，在圖7中按波形的方式顯示。

一個外部電容必須連接到SC引腳上用于存儲mark電壓電平，這個電容被充電到VB電壓。這個電容的放電比充電慢40倍，因此在主設備發送一個space期間，SC引腳上的電壓只有一點的下降。CSC電容的值可以在100nf~330nf之間選擇。

從到主的通信：

MBus從設備到主設備的通信是使用總線電流調制方式，同時總線電壓保存恒定。這個電流調制通過RX或者RXI引腳進行控制，如圖10所示。當傳輸一個space的時候，電流調制將從總線上吸取額外的電流。這個電流的大小通過可編程電阻RRIS來進行設置，為了使space的電流滿足MBus標準，RRIS電阻的值應該為100歐姆。圖11是簡化的發送原理框圖。

電源上電時序：

圖12顯示的NCN5150電源的開關時序，同時也顯示了PFb引腳的作用。這個引腳用于給微控制器一個早期的總線電壓崩潰的預警提示，通過這個預警提示，微處理器可以保存它的數據并且正常的關閉。電源TON和TOFF的時間通過下面的公式來計算：

公式中的ICC是NCN5150的內部電流消耗，IDD是外部電路從VDD或者STC吸取的電流。

由于MBus標準要求TON的時間要小于3秒，因此上面的公式可以用來計算大電容CSTC的值(比如根據一個采集器下面掛的最大水表數量，就可以估算出MBus總線上的最大的電流，再根據數據手冊中VSTC,VDD ON的值就可以計算出CSTC的值)。對于一些應用，由于從總線上吸取的功率并沒有被外部電路使用，因此電容CSTC的值可以設置很小。NCN5150要求STC電容的最小值為10微法，以此來確保總線的電流穩壓器能夠在所有情況下能穩定工作。

熱關機(Thermal Shutdown):

NCN5150包括一個熱關機功能，當IC的節點溫度變得太熱的時候，將禁止發送。熱關機功能僅僅當從設備向主設備發送space的時候起作用，因為這個時候會消耗大的調制電流，節點溫度會升高。

四、NCN5150應用原理框圖

在工程實踐中在MBus總線上加了TVS管作為靜電保護用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MBUS协议_sbus协议的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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