与MAX78615+LMU和MAXREFDES14#隔离式电能测量子系统建立UART通信

MAXREFDES14#为隔离式电能测量提供紧凑的解决方案，采用MAX78615+LMU。默认情况下，此参考设计配置为 SPI 通信。本应用笔记描述了如何配置MAX78615+LMU用于UART通信，并给出了该接口的一些交易示例。

配置串行接口

Maxim Integrated的所有电能测量器件均支持三种不同的串行接口，在与不同的主机处理器和应用接口时具有最大的灵活性。但是，一次只能有一个串行接口处于活动状态。上电期间，Maxim集成电能测量器件将轮询其硬件接口引脚的状态，以确定哪个串行协议处于活动状态。要在器件导通后更改通信模式，用户必须对器件执行电源重启，并将新的配置逻辑应用于接口引脚。MAX78615+LMU具有两个接口引脚：引脚0上的MP1/IFC16和引脚0上的IFC2。表1显示了哪个串行接口与上电时这些引脚的逻辑状态相对应。

表 1.串行接口选择逻辑

接口模式	国际金融公司1	国际金融公司0
SPI	X	0
UART	0	1
我2C	1	1

MAXREFDES14#系统板如图1所示。该设计在IFC10和IFC0上均具有1kΩ下拉电阻，默认情况下选择SPI模式。要启用UART通信而不是SPI，原理图中的R10应上拉至V抄送而不是拉低到 GND。由于选择接口后MP0可用作“多用途”引脚，因此建议使用下拉，而不是将引脚直接连接到GND。通过这些连接，MAX78615+LMU将在上电期间配置为UART模式。UART 接口的默认设置为 38，400 波特、8 个数据位、无奇偶校验和一个停止位。

图1.MAXREFDES14# 原理图 — 非隔离侧。

设置 SSI ID

用于通过UART通信的协议是简单串行接口或SSI。SPI和UART接口的一个主要区别是，SPI主机通过硬件芯片选择（MAX78615+LMU上的SSB）选择器件，而UART接口使用每个器件定义的SSI ID建立通信。MAX78615+LMU的SSI ID范围为1至255，SSI ID分两步选择。MAX5+LMU中的DEVADDR[0：78615]寄存器位用于定义SSI ID的前6位。SSI ID 的最低 2 位由硬件引脚 MP6/ADDR1 和 SPCK/ADDR0 引脚设置。这些引脚的状态在上电时采样的方式与MP0/IFC1和IFC0引脚采样以确定串行接口的方式相同。MAX78615+LMU SSI ID等于器件总地址+1。因此，如果 DEVADDR[5：0] = 000000 且 ADDR1 = ADDR0 = 0，则 SSI ID 将为 1。由于 255 是允许的最大 SSI ID，因此不支持设备总地址“FF”。MAX78615+LMU具有默认的DEVADDR = 0。

建立沟通

MAX78615+LMU在UART模式下上电并设置SSI ID后，可通过UART接口发送数据。下拉ADDR1和ADDR0将配置MAX78615+LMU，SSI ID为1。可以发送以下数据包以选择设备：

表 2.SSI 选择目标数据包

字节号	数据	描述
1	0xAA	标头字节
2	0x04	字节计数
3	0xC1	选择 SSI ID 目标“1”
4	0x91	校验和

校验和的计算方法是将前三个字节相加，并取总和的最低字节的两个补码。如果配置正确，MAX78615+LMU将以单字节响应0xAD响应，这是无数据的确认。图 2 显示了事务的逻辑分析器捕获。

图2.SSI 选择目标逻辑波形。

更改 SSI ID

SSI ID 可以在固件和硬件中配置。DEVADDR 寄存器可以通过任何串行接口写入 — SPI、I2C 或 UART。要通过UART写入寄存器的内容，应发出“设置读/写地址”命令，然后首先发送两个表示寄存器字节地址的LSB。接下来是“写入 3 个字节”命令，后跟首先发送 LSB 的三个数据字节。只有 DEVADDR 的最低字节用于确定 SSI ID;上面的两个字节未使用。可以发送以下数据包以将 DEVADDR 寄存器设置为 1。MAX78615+LMU应响应“0xAD”——无需数据即可确认。

表 3.SSI DEVADDR 写入数据包示例

字节号	数据	描述
1	0xAA	标头字节
2	0x0A	字节计数
3	0xA3	设置读/写地址 [15：0]
4	0x69	DEVADDR 寄存器地址 [7：0]
5	0x00	DEVADDR 寄存器地址 [15：8]
6	0xD3	写入 3 字节命令
7	0x01	数据字节低
8	0x00	数据字节中
9	0x00	数据字节高
10	0x6C	校验和

最初，DEVADDR 寄存器的新内容不会保存到闪存中。要将设备地址存储在片上闪存中，必须专门调用闪存访问命令。否则，器件将在下一次上电时将先前存储的值加载到寄存器中。位于字地址 0 的 COMMAND 寄存器可用于启动校准、执行软件复位或将寄存器数据存储到闪存中。要访问闪存，请将0xACC2写入 COMMAND 寄存器的上部字节。可以发送以下数据包以将寄存器内容存储到闪存：

表 4.SSI 闪存访问命令数据包示例

字节号	数据	描述
1	0xAA	标头字节
2	0x0A	字节计数
3	0xA3	设置读/写地址 [15：0]
4	0x00	命令寄存器地址 [7：0]
5	0x00	命令寄存器地址 [15：8]
6	0xD3	写入 3 字节命令
7	0x00	数据字节低
8	0xC2	数据字节中
9	0xAC	数据字节高
10	0x68	校验和

执行此步骤后，寄存器内容将在下次上电时加载新的闪存内容。

区分 DEVADDR、设备地址和 SSI ID

由于使用的实现和命名约定，应在 DEVADDR、设备地址和 SSI ID 之间进行一些澄清。 DEVADDR 是存储用户可编程数据以设置设备地址的寄存器的名称。然而，实际的器件地址是DEVADDR的下六位与器件上电或复位时ADDR1和ADDR0引脚状态的组合。DEVADDR[5：0] 位对应于设备地址的前六位，ADDR1 分配给位 1，ADDR0 分配给位 0。设置设备地址后，SSI ID 只是设备地址 + 1。在上面的示例中，如果 DEVADDR[5：0] = 1 且 ADDR1 = ADDR0 = 0，则上电或复位后的新设备地址将为 4，这将使上例中的 SSI ID 值为 5。

总结

MAXREFDES78615#隔离式电能测量子系统参考设计中的MAX14+LMU支持SPI、I2C 和 UART 接口。参考设计默认配置了SPI接口。通过在上电时改变硬件引脚的逻辑状态，可以使能MAX78615+LMU上的UART接口。一旦激活，SSI 协议就会通过 UART 实现通信。通过硬件和固件设置唯一地址，可以并行连接多个设备。

审核编辑：郭婷