少量的电子元件设计出精确的USB2.0温度传感器

2018-10-25 11:28:35

787 温度传感器串口

　　这个设计理念向我们展现了一个简单、精确和可靠的用USB去测量温度的设计观点。图一为温度传感器的完整电路图。这个传感器的核心是FTDI 公司的USB到串口转换芯片FT232RQ。FT232RQ 除了其本身默认的UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) 模式之外，还有一个所谓的位传送模式bit-bang。这个模式使它的I/O总线成为一个用户可以完全控制的双向数据总线。

　　温度传感器仅使用了四线SPI接口（Serial Peripheral Interface）的三个引脚，即串行时钟SCK(serial clock)，从属选择SS# (slave select)，串行数据输入SDI (serial-data-in)。，为了避免传感器可能出现的任何故障，SDI引脚必须接地。FT232扮演了一个串行外设接口的主设备的角色，通过对SS和SCK引脚的置位和清零操作来模拟AD7814协议。从传感器反馈回来的数据在其他的数据总线上重复执行，这个进程和写的进程同时发生。
　　
为了符合u***的规范，在u***逻辑处于暂停的模式下你可以用睡眠信号来关闭传感器的电源。传感设备可以通过USB接收它的信号并且提升电流到大约为２０毫安。　在软件方面，你仅仅需要打开机器然后切换芯片进入为传输模式。通过这个操作，你可以通过发送固定的关键字来模拟ＰＣ主机到ＦＴ２３２的SPI通信中。软件可以从PC 和FT232的输入口和输出口反馈回一组端口取样的数据组。

由于ＦＴ232芯片出厂时有其的唯一的序号,你可以在一个多芯片模块的环境下找出正确的设备。因此,你可以把很多的以ＦＴ232为基础的传感器植入电脑。这个设计理念的核心并不局限于测量温度，同样的你可以把它应用到其它数字接口的传感器中。
　　为了获得当前温度,你必须写35个固定的字节到端口寄存器. 当ss为低电平的时候，该传感器预计16个时钟脉冲在串行时钟线。时钟频率为1兆赫。在写操作的过程中，设备从传感器读出的数据总取样。当后台协议结束的时候，你可以从PC取回数据为进一步处理准备。为了从传感器获得的10位字节消耗了相当可观的数据开销(图2)。虚线箭头标志了无需进一步评价的这些字节。

　　我们设计出了两种双层板结构的电路，尺寸分别为18 × 12毫米( 0.7 × 0.47英寸)和 7.6 × 30.5毫米( 0.3 × 1.2 英寸)。图三为它们和ＵＳＢ插头Ａ类型的大小的比较。

　　A USB-to-serial converter forms the heart of an accurate USB temperature sensor.
　　This Design Idea presents a simple, accurate, and reliable design to measure temperature using the USB. Figure 1 shows the complete circuit of the temperature-sensor device. The heart of the sensor device is an FT232RQ USB-to-serial converter from FTDI (Future Technology Devices International). In addition to using the FT232 in its default UART mode, the FT232 works in a so-called bit-bang mode (reference 1, reference 2, and reference 3). This mode changes its I/O lines into a bidirectional data bus, which the user can fully control. The connection with the USB takes place in a standard manner, and the back end of the chip interconnects to an AD7814 digital temperature sensor from Analog Devices (Reference 4).

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