MICROCHIP MCP2140 Technical data
MCP2140
通信速率为固定 9600 波特率的
IrDA® 标准协议栈控制器
特性
• 实现了 IrDA®标准，包括：
- IrLAP
- IrLMP
- IAS
- TinyTP
- IrCOMM （9 线“Cooked”服务级别）
• 提供 IrDA 标准物理信令层支持，包括：
- 双向通信
- 实现 CRC
- 9600 bps 固定通信速率
• 包括 UART-IrDA 标准编 / 解码功能：
- 易于与业界标准的 UART和红外线收发器连接
• 用于连接数据通信设备 （Data Communications
Equipment， DCE）或数据终端设备 （Data
Terminal Equipment， DTE）系统的 UART 接口
• 支持发送 / 接收格式 （位宽）：
- 1.63 µs
• 硬件 UART 支持：
- 9.6 kbps 波特率
- 29 字节的数据缓存
• 支持的红外功能：
- 9.6 kbps 波特率
- 64 字节的数据包
• 作为从设备 （Secondary Device）工作
• 自动低功耗模式
- 当没有 IR 活动 （PHACT = L）时 < 60 µA
CMOS 技术
• 低功耗而高速的 CMOS 技术
• 完全静态设计
• 低电压工作
• 工业级温度范围
• 低功耗
- 3.0V 和 7.3728 MHz 时 < 1 mA （典型值）
封装类型
PDIP，SOIC
RXPDREF
SSOP
RXPDREF
PHACT
RESET
结构框图
TX
PHACT
RX
RTS
CTS
DSR
DTR
CD
RI
TXIR
PHACT
RESET
VSS
NC
TX
RX
TXIR
SS
V
VSS
NC
TX
RX
RI
RI
MCP2140
协议处理器
逻辑
电路
协议
处理器
及解码
UART
控制
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
编码及
波特率
发生器
MCP2140
MCP2140
18
17
16
15
14
13
12
11
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
RXPD
CD
OSC1/CLKI
OSC2
DD
V
RTS
CTS
DTR
DSR
RXPD
CD
OSC1/CLKI
OSC2
VDD
VDD
RTS
CTS
DTR
DSR
+
-
TXIR
RXPD
RXPDREF
OSC1
OSC2
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MCP2140
MCP2140 系统框图
PICmicro
单片机
UART 流
MCP2140
®
SO
UART
SI
I/O
I/O
(1)
I/O
I/O
控制
I/O
I/O
(1)
I/O
状态
RTS
CTS
DSR
DTR
CD
RI
PHACT
注 1 ：不要求单片机的所有 I/O 引脚都连接到 MCP2140。
TX
RX
MCP2140
解码
波特率
发生器
编码
UART
控制
逻辑电路
TXIR
+
-
IR LED
RXPD
RXPDREF
IR 接收
检测
电路
IR 光
二极管
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MCP2140
1.0 器件概述
MCP2140 是实现 IrDA 标准无线连接的低引脚数 （18
引脚）器件，它易于使用且颇具成本效益。MCP2140 支
持 IrDA 标准协议“栈”，位编 / 解码以及低成本分立式
IR 接收器电路。
串行和 IR 接口波特率为固定的 9600 bps。串行和 IR 接
口的波特率取决于器件频率，但 IrDA 标准操作要求器件
频率为 7.3728 MHz。
在搜索 （Discover）阶段， MCP2140 将向主设备
（Primary Device）指定 IR 波特率。
MCP2140 可用于数据通信设备 （DCE）和数据终端设
备（DTE）等应用中，位于 UART 和红外光收发器之间。
MCP2140 为异步串行数据流编码，将每个数据位转换
为相应红外 （IR）格式的脉冲。接收到的 IR 脉冲被解
码后由协议处理器状态机处理。协议处理器以 UART 格
式串行数据发送相应的数据字节到主机控制器。
MCP2140 支持 “点对点”应用，即：具备一个主设备
和一个从设备。MCP2140 作为从设备工作，不支持“多
点”应用。
使用红外线发送数据需要一些硬件并使用专门的通信协
议。 IrDA 标准规范对这些协议和硬件要求作了详细说
明。MCP2140 的编 / 解码功能设计与 IrDA 标准物理层
元件兼容。这一部分标准常被称为 “IrPHY”。
完整的IrDA标准规范可至IrDA网站www.IrDA.org下载。
1.1 应用
MCP2140 红外通信控制器支持 IrDA 标准，为嵌入式系
统设计人员提供了实现IrDA标准无线连接的最简便的方
法。
图 1-1 显示了典型应用框图，表 1-2 给出了引脚定
义。
表 1-1： 特性概述
特性
串行通信
波特率选择 固定
低功耗模式 有
复位 （及延时）
封装
红外通信是一种使用红外线的无线双向数据连接，红外
线由低成本的收发器信号技术产生。它为两个设备之间
提供了可靠的通信。
红外技术提供了：
• 用于连接便携式计算设备的通用标准
• 简单易行的实现方式
• 与其他连接方案相比，是较经济的选择
• 可靠而高速的连接
• 能在任何环境下安全使用 （甚至可在空中旅行时
使用）
• 省却了电缆的麻烦
• 允许 PC 和其他电子设备 （如：PDA 和蜂窝电话
等） 之间进行通信
• 允许用户进行方便的连接从而提高了移动性
MCP2140 可以方便地为使用串行数据的嵌入式应用添
加 IrDA标准无线连接。
嵌入式系统中的典型应用。
支持打印机的 IrDA 协议不包括在 IrCOMM 9 线
“Cooked”服务级别中。
UART， IR
RESET， POR
（PWRT 和 OST）
18 引脚 DIP 和 SOIC，
20 引脚 SSOP
图 1-1 显示了 MCP2140 在一个
MCP2140
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MCP2140
图 1-1： 系统框图
PICmicro
单片机
®
SO
TX
MCP2140
解码
TXIR
IR LED
UART
SI
RTS
CTS
DSR
DTR
CD
RI
PHACT
注 1 ：不要求单片机的所有 I/O 引脚都连接到 MCP2140。
(1)
UART
(1)
MCP2140
I/O
I/O
I/O
I/O
流控制
I/O
I/O
I/O
状态
RX
波特率
发生器
编码
UART
控制
逻辑电路
+
-
RXPD
RXPDREF
IR 接收
检测
电路
IR 光
二极管
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表 1-2： MCP2140 正常操作的引脚描述 （DCE）
MCP2140
引脚名称
RXPDREF 1 1 1 I A IR 接收光检测二极管参考电压。此电压典型值在 V
TXIR 222O—异步发送到 IrDA 收发器。
PHACT 3 3 3 OC —
444 IST
RESET
V
SS 555, 6—P逻辑电路和 I/O 引脚的参考地
NC 667 I —
TX 7 7 8 I TTL 从主机控制器 UART 异步接收
RX 889O—异步发送到主机控制器 UART
RI 9 9 10 I TTL 铃声指示。此位的状态被发送到 IrDA 主设备。
DSR 10 10 11 O — 数据建立就绪。指示 MCP2140 已经与主设备建立了有效的
DTR 11 11 12 I TTL 数据终端就绪。指示连到 MCP2140 的嵌入式设备准备就绪
CTS 121213 O —已清零可发送。指示 MCP2140 准备就绪从主机控制器接收
图注： TTL = TTL 兼容输入 ST = 带有 CMOS 电平的施密特触发器
A = 模拟 P = 功率
CMOS = CMOS 兼容输入 OC = 集电极开路输出
I = 输入 O = 输出
注 1： DTR 输出引脚的状态不反映 IrDA 主设备 DTR 位的状态。
引脚号
PDIP SOIC SSOP
引脚类型缓冲器
类型
说明
DD/2 以
内。
协议处理器工作。指示 MCP2140 协议处理器的状态。此为
集电极开路输出，因而可能需要一个外部上拉电阻。
1 = 协议处理器处于搜索或 NRM 状态
0 = 协议处理器处于 NDM 状态或 MCP2140 为低功耗模式
器件复位
无连接
1 = 未出现振荡指示
0 = 出现振荡指示
IrDA 链路
位无关。
1 = IR 链路未建立 （无 IR 链路）
0 = IR 链路已建立 （IR 链路）
可接收 IR 数据。此位状态通过 IrCOMM 所带的 IrDA DSR
位传到 IrDA 主设备。
1 = 嵌入式设备未就绪
0 = 嵌入式设备就绪
数据。此信号由本地仿真，与 IrDA 主设备的 CTS/RTS 位无
关。
1 = 主机控制器不应发送数据
0 = 主机控制器可以发送数据
(1)
。此信号由本地仿真，与 IrDA 主设备的 DTR
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MCP2140
表 1-2： MCP2140 正常操作的引脚描述 （DCE）（续）
引脚名称
RTS 131314 I TTL请求发送。指示主机控制器准备就绪，可从 MCP2140 接收
V
DD 14 14 15, 16 — P 逻辑电路和 I/O 引脚的正电源电压。
OSC2 15 15 17 O —
OSC1/CLKIN 16 16 18 I CMOS
CD 17 17 19 I ST
RXPD 18 18 20 I A IR RX 光检测二极管输入。要求此输入信号为一个脉冲以指
图注： TTL = TTL 兼容输入 ST = 带有 CMOS 电平的施密特触发器
A = 模拟 P = 功率
CMOS = CMOS 兼容输入 OC = 集电极开路输出
I = 输入 O = 输出
注 1： DTR 输出引脚的状态不反映 IrDA 主设备 DTR 位的状态。
引脚号
PDIP SOIC SSOP
引脚类型缓冲器
类型
说明
数据。此信号由本地仿真，与 IrDA 主设备的 CTS/RTS 位无
关。
1 = 主机控制器未就绪接收数据
0 = 主机控制器就绪可接收数据
振荡器晶振输出。
振荡器晶振输入 / 外部时钟源输入。
载波检测。此位的状态通过 IrDA 的 CD 位发送到 IrDA 主设
备。
1 = 无载波信号出现
0 = 有载波信号出现
示一个 IR 位。当信号幅值超过 RXPDREF 引脚设置的幅值阈
值时，检测到 IR 位。此脉冲的最小和最大值在参数 IR131A
中作了规定。
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MCP2140
2.0 器件操作
在给定器件时钟为 7.3728 MHz 时， MCP2140 串行接
口和 IR 波特率为固定的 9600 波特率。
2.1 上电
只要器件上电 （参数 D003），就发生上电定时器延时
（参数 33），接着是振荡器起振定时器延时（参数 32）。
一旦这些延时结束，就可开始与器件通信。通信从红外
收发器一端和控制器的 UART 接口进行开始。
2.2 器件复位
当 RESET 引脚为低电平状态时， MCP2140 被迫使进
入复位状态 。一旦 RESET 变为高电平，就发生器件复
位时序。此时序一旦结束，器件就开始正常操作。
2.3 器件时钟
MCP2140 的操作需要一个时钟源。这个时钟源用于建
立器件时序，包括器件的 “位时钟”。
2.3.1 时钟源
时钟源可由以下之一提供：
• 晶振
• 谐振器
• 外部时钟
时钟源的频率必须是 7.3728 MHz （电气特性参数 1A）
以使器件以 9600 bps 的速率通信。
2.3.1.1 晶振 / 陶瓷谐振器
可在 OSC1 和OSC2 引脚连接晶体或陶瓷谐振器以产生
振荡（图 2-1）。MCP2140 振荡器设计要求使用平行切
割的晶体。使用串行的切割晶体其频率可能超出晶体厂
商的规定值。
图 2-1： 晶振工作 （陶瓷谐振器）
OSC1
C1
XTAL
OSC2
RS
（注）
C2
参见表 2-1 和表 2-2 中 C1 和 C2 的推荐值。
注： AT 条形切割的晶体可能需要串接一个
电阻。
RF
连到内部
逻辑电路
MCP2140
表 2-1： 陶瓷谐振器的电容选择
频率
7.3728 MHz 10 - 22 pF 10 - 22 pF
注： 增大电容可提高振荡器的稳定性，但也延
长了起振时间。这些值仅供设计参考。由于
每个谐振器具有其自身的特性，用户应咨
询谐振器生产厂商以了解合适的外部元件
值。
OSC1 （C1） OSC2 （C2）
表 2-2： 晶振的电容选择
频率
7.3728 MHz 15 - 30 pF 15 - 30 pF
注： 增大电容可提高振荡器的稳定性，但也延
长了起振时间。这些值仅供设计参考。为避
免过驱动具有低驱动电平参数的晶体，可
能需要 Rs。由于每个谐振器具有其自身的
特性，用户应咨询谐振器生产厂商以了解
合适的外部元件值。
OSC1 （C1） OSC2 （C2）
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MCP2140
2.3.1.2 外部时钟
当某些应用中已经存在外部时钟时，如果此外部时钟源
满足 4.3 节 “时序图和规范”中所列出的 AC/DC 时序
要求，用户可以用它直接驱动 MCP2140。图 2-2 显示
了如何配置外部时钟电路。
图 2-2： 外部时钟
来自外部
系统的时钟
OSC1
MCP2140
开路
OSC2
2.3.2 位时钟
器件晶振用于产生通信位时钟（BITCLK）。每个位时间
有 16 个 BITCLK。BITCLK 用于产生启动位和八个数据
位。当数据发送结束后 （不用于数据接收），停止位使
用 BITCLK。
此时钟采用固定频率且频率变化最小（由晶振生产商规
定）。
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MCP2140
2.4 主机 UART 接口
主机 UART 接口与主机控制器通信。此接口有八个相关
信号：TX，RX，RTS，CTS，DSR，DTR，CD 和 RI。
其中有几个信号是本地产生的（不传递到 IR 接口上）。
主机 UART 是半双工接口，即系统或进行发送或进行接
收，但两者不能同时进行。
注 1： MCP2140 本地产生几个非数据信号。
2： MCP2140 仿真 3 线串行连接（TXD、RXD
和 GND）。收发器的发送数据 （TXD）、
接收数据（RXD）信号和 CD 的状态。RI
和 DTR 输入引脚将信号往复传递到主设
备。
3： RTS 和 CTS 信号由本地仿真。
2.4.1 波特率
当器件频率为 7.3728 MHz 时，MCP2140串行接口（TX
和 RX 引脚）的波特率为固定的 9600 bps。
2.4.2 发送
当控制器发送串行数据到 MCP2140 时，要求控制器的
波特率与 MCP2140 串行端口的波特率匹配。
2.4.3 接收
当控制器从 MCP2140 接收串行数据时，要求控制器的
波特率与 MCP2140 串行端口的波特率匹配。
2.4.4 硬件握手协议
利用三个主机 UART 信号控制主机控制器和 MCP2140
之间的握手操作。它们是：
• DSR
• RTS
• CTS
2.4.4.1 DSR
DSR 信号是用来指示 MCP2140 和主设备之间已建立了
数据链路。请参见
解如何进行器件连接。
2.14 节“MCP2140 的连接方式”了
2.4.4.2 RTS
RTS 信号用于通知 MCP2140 主机控制器已准备就绪可
接收串行数据。一旦收到 IR 数据包， RTS 信号电平将
拉低以将收到的数据转发到主机控制器。如果 RTS 信号
保持高电平，将发生 IR 链路超时，MCP2140 将与主设
备断开。
2.4.4.3 CTS
由于缓冲器的限制， MCP2140 本地产生 CTS 信号。
MCP2140 使用一个 64 字节的缓冲器，用于保存来自 IR
主机的数据。另外提供一个 29 字节的缓冲器，用来为来
自 UART 串行端口的数据提供缓冲。MCP2140 能同时处
理 IR 数据和主机 UART 串行端口数据。还提供了一个硬
件握手引脚（CTS），当 主机 UART 缓冲器不可用时，用
该引脚禁止主机控制器发送串行数据（
为使用 CTS 信号的主机 UART 流控制的流程图。
注： 当 CTS 输出信号为高电平时，UART FIFO
将储存最多 6 个字节。这使得器件对 CTS
信号时间的变化做出缓慢响应，以停止发
送更多数据 （例如一个调制解调器）。
图 2-3）。图 2-4
图 2-3：主机UART CTS 信号和器件缓冲器
CTS
接收缓冲器空
MCP2140 可接收数据
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接收缓冲器有 22 字节，
CTS 引脚拉高
接收缓冲器满
（29 字节）
IR 数据包发送
接收缓冲器空
MCP2140 可接收数据
IR 数据包开始发送
MCP2140
图 2-4：主机UART CTS 流控制流程图
IR 流开始
CTS 低电平？
Y
发送字节
CTS 低电平？
Y
N
N
CNTR = 6
DTR 低电平？
Y
N
IR 链路断开
发送字节
CTS 低电平？
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N
Y
CNTR = CNTR - 1
CNTR = 0？
Y
N
MCP2140
2.5 编码器 / 解码器
编码器将 UART 格式数据转化为 IrDA 标准格式数据，
解码器将 IrDA 标准格式数据转化为 UART 格式数据。
2.5.1 编码器 （调制）
MCP2140 的 UART 接收到的 （在 TX 引脚上）要被发
送的 （在 TXIR 引脚上）数据需要被调制。此调制信号
驱动 IR 收发器模块。图
注： 如图 2-5 所示，TXIR 引脚上的信号实际上
并不与TX引脚上发送的位值在时间上排列
相同。显示的 TX 位的值表示要被传送到
TXIR 引脚的值。
图 2-5：编码
BITCLK
TX 位
的值
TXIR
2-5 为调制信号的编码。
启动位 数据 bit 0 数据 bit 1 数据 bit 2 数据 bit ...
16 CLK
7 CLK
每个位时间由 16 个位时钟组成。如果要发送的值 （由
TX 引脚决定）为逻辑低电平，TXIR 引脚将输出 7 个位
时钟周期的低电平， 3 个位时钟周期的逻辑高电平或最
少 1.6 µs （见参数 IR121）。其余 6 个位时钟周期将为
低电平。如果要发送的值为逻辑高电平， TXIR 引脚将
在整个 16 个位时钟周期内输出低电平。
24 Tosc
0100 01
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MCP2140
2.5.2 解码器 （解调）
来自 IR 收发器模块（在 RXIR 引脚上）的调制信号（数
据）需要被解调以形成接收数据 （在 RX 引脚上）。一
旦发生了数据字节的解调，接收数据就由 MCP2140
UART 发送（在 RX
调。
注： 如图 2-6 所示，RX 引脚上的信号实际上并
不与 RXIR 引脚接收的值在时间上排列相
同。显示的 RXIR位的值表示是要被传送到
RX 引脚的值。
每个位时间由 16 个位时钟组成。如果要接收的值为逻
辑低电平， RXIR 引脚将先输出 3 个位时钟周期或最少
1.6
µs 的低电平。其余 13 个位时钟周期（或最多 16 个
位时钟周期）将为高电平。如果被接收的值为逻辑高电
平， RXIR 引脚将在整个 16 个位时钟周期内输出高电
平。RX 引脚上的电平在整个 16 个位时钟周期内为相应
状态。
引脚上）。图 2-6 为调制信号的解
图 2-6：解码
启动位 数据 bit 0 数据 bit 1 数据 bit 2 数据 bit ...
16 CLK
BITCLK
（CLK）
RXIR 位的值
RXPD
RXPDREF
≥ 1.6 µs（最多 3 个 CLK）
≥ 13 CLK
2.6 IR 端口波特率
MCP2140 的 IR 端口 （TXIR 和 RXIR 引脚）的波特率
为固定的默认速率 9600 bps。在 NDM 期间，主设备将
会收到此参数。主机 UART 波特率和 IR 端口波特率相
同。
RX
16 CLK 16 CLK 16 CLK 16 CLK 16 CLK 16 CLK
0100 01
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MCP2140
2.7 MCP2140 支持的 IrDA 数据协议
MCP2140 支持必需的 IrDA 标准协议如下：
• 物理信令层 （PHY）
• 链路访问协议 （IrLAP）
• 链路管理协议 / 信息访问服务 （IrLMP/IAS）
MCP2140 也支持一些可选的 IrDA 标准数据协议。
MCP2140 实现的可选协议为：
• Tiny TP
• IrCOMM
图 2-7 为 IrDA 数据协议栈和 MCP2140 实现的元件。
图 2-7： IrDA 数据——协议栈
IrTran-P IrObex IrLan IrMC
LM-IAS
异步
串行 IR
（9600 -115200 bps）
小型传送协议（Tiny TP）
IR 链路管理——复用（IrLMP）
IR 链路访问协议（IrLAP）
(2, 3)
（1.152 Mbps）
IrComm
同步
串行 IR
(1)
同步
4 PPM
（4Mbps）
2.7.1 IRCOMM
IrCOMM 提供支持串行和并行端口仿真的方法。这在原
有COM应用中是很有用的，例如打印机和调制解调器。
IrCOMM 标准是一种语法，允许主设备将从设备当作一
个串行设备。 IrCOMM 允许模拟各种性能的串行或并行
（打印机）连接。MCP2140支持IrCOMM 9线“Cooked”
的服务级别。IrCOMM 支持的其他服务级别如图
示。
IrDA 协议的打印机支持不包括在 IrCOMM 9 线的
“Cooked”服务级别内。
2-8 所
MCP2140 支持
注 1： MCP2140 实现了 9 线“Cooked”的
服务级别虽连续复制。
2： MCP2140 为固定 9600 波特率。
3： 要求有一个光收发器。
MCP2140 不支持的
可选 IrDA 数据协议
图 2-8： IRCOMM 服务级别
Uncooked 的服务 Cooked 的服务
并行 串行
IrLPT
MCP2140 支持
Uncooked 的 3 线
IrCOMM 服务
并行
Centronics
IEEE 1284
串行
Cooked 的 3 线
Cooked 的 9 线
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MCP2140
2.8 最小化功耗
在主设备与 MCP2140 进行 IR 通信期间，MCP2140 处
于工作模式。在此模式下， MCP2140 消耗工作电流
（
参数 D010）。
在许多应用中，发生 IR 通信的时间占此应用工作时间的
很小一部分。在这段时间内，若 IR 控制器能降低功耗将
节省应用的功耗。一旦 IR 活动停止，MCP2140 就将自
动进入低功率模式，并当 RXPD 和 RXPDREF 引脚上
检测到 IR 活动时返回工作模式。
另一种降低系统功耗的方法是使用主机控制器的 I/O 引
脚来提供 IR 电路的电源。
2.8.1 自动低功耗模式
自动低功耗模式允许系统达到尽可能低的工作电流。
当 IR 链路“关闭”时，协议处理器状态机返回正常断
开模式（NDM）。 在 NDM 期间，如果在约 10 秒内没
有 IR 活动，器件将被禁止并进入低功耗模式。在此模
式下，器件振荡器关断并且 PHAC 引脚将为低电平
（参数 D010A）。
表 2-3 显示了 MCP2140 电流。它们由参数 D010 和
参数 D010A 规定。
表 2-3： 器件的最大工作电流
模式 电流 说明
PHACT = H 2.2 mA 发生 IR 通信。
PHACT = L 60 µA 未发生 IR 通信。
注： 其他系统电流来自接收器 / 发送器电路。
2.8.2 返回器件工作状态
当 RXPD引脚电压超过 REPDREF引脚的参考电压时，
器件将退出低功耗模式。
器件复位也将导致 MCP2140 退出低功率模式。器件初
始化后，如果在约 10 秒内没有 IR 活动，器件将被禁止
并返回低功耗模式。
注： 为使器件正常工作，器件振荡器必须在振
荡器规范中由参数 IR140 规定的时间范围
内。
2.9 PHACT 信号
PHACT 信号指示 MCP2140协议处理器处于激活状态。
此引脚为集电极开路输出，因而当连到主机控制器时，
需要串接一个上拉电阻。
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MCP2140
2.10 缓冲器及其流量
MCP2140 的 IR 数据速率固定为 9.6 kbps。由于一些因
素影响，实际流量（Throughput）可能小一些。一些最
重要的因素由开发人员掌握。而一个设计人员无法控制
的因素是与IrDA标准有关的开销。流量示例如表
示。
图 2-9 显示了CTS波形和缓冲器可能出现的状态以及主
机 UART 和 IR 接口的操作。
图 2-10显示了主机控制器传送240字节的屏幕捕捉图。
在 CTS 为高电平后不传送数据 （因而最多只利用了 29
字节缓冲器中的 23 个字节）。在各个数据包之间，CTS
时间可能有所变化，这取决于主设备 （见
圈内的 CTS 脉冲）。
2-4所
图 2-10 中蓝
表 2-4：流量
传送的
字节数
注 1： 由图 2-10 测得。
注： IrDA 的流量由许多与主设备和从设备的特
图 2-9：主机UART 接收缓冲器和 CTS 波形
CTS
接收缓冲器空
MCP2140 可以接收数据
接收缓冲器有 22 字节，
CTS 引脚拉高
接收缓冲器满
（29 字节）
图 2-10： 主机控制器发送一个 240 字节的数据包
(3)
240 23 （最大）
240 29 0.6500 3692
2： 由图 2-10 内插值得到。
3： 每个字节传送 10 位。
字节 /
CTS 低电平
性有关的因素决定。这些特性可导致流量
大于或小于表 2-4 所列的值。
IR 数据包发送
接收缓冲器空
MCP2140 可以接收数据
IR 数据包开始发送
时间 （S）
(1)
0.810133 2962
有效
波特率
(1)
(2)
2005 Microchip Technology Inc. 初稿 DS21790A_CN 第 15 页
MCP2140
2.10.1 提高流量
实际最大流量由几种因素决定，包括：
• 主设备的特性
• MCP2140 的特性
• IrDA 标准协议开销
IrDA 标准规定了数据在主设备与从设备之间如何传递。
在 IrCOMM 中，每个数据包传送时协议使用额外的 8 个
字节。
数据流量的最重要因素是数据帧的填充度如何。如果一
次仅发送 1 个字节， IrCOMM 协议的流量开销为 89%
表 2-5）。提高流量的最佳方法是根据 MCP2140 接
（见
收缓冲器（IR 和主机 UART）数据包的大小排列数据。
数据包被接收和发送之间有一个延时。此延时的示例请
图 2-10（CTS 信号下降沿）。在此屏幕捕捉图中，
参见
Palm™ m105 正在从 MCP2140 接收一个 240 字节的
数据串。当 CTS 信号拉高时，主机控制器停止发送数
据 （每个 CTS 低电平时间 23 字节）。 CTS 下降沿到
CTS 下降沿的时间约为 90
电平时间影响总的数据流量。CTS 高电平时间由主设备
的特性决定。
ms （典型值）。此 CTS 高
表 2-5： IRCOMM 开销 %
数据包
MCP2140
IR 接收 64 8 11 %
主机
UART
接收
注 1： 开销% = 开销/(开销 + 数据)。
大小
（字节）
29 8 22 %
23 8 26 %
2： IR 接收缓冲器的最大字节数。
3： 主机 UART 接收缓冲器的最大字节数。
4： 在 23 字节时， CTS 信号拉为高电平。
IrCOMM
开销
（字节）
1 8 89 %
1 8 89 %
IrCOMM
开销
(1)
%
注释
注 2
注 3
注 4
2.10.1.1 从主设备的角度
MCP2140 使用一个固定的 64 字节 IR 接收器数据块。
主设备可响应的最小帧大小为 6 个字节。
2.10.1.2 从 MCP2140 的角度
MCP2140 使用固定 29 字节的主机 UART 接收器数据
块。
2.11 转换反应时间
IR 链路可比作单线数据连接。IR 收发器可发送或接收，
但两者不能同时进行。建议在一个字节接收和另一个字
节发送之间插入一位的延时。
2.12 器件 ID
MCP2140 具有固定的器件 ID。此器件 ID为“MCP2140
xx”，其中 xx 为器件的硅片版本。
DS21790A_CN 第 16 页 初稿 2005 Microchip Technology Inc.
MCP2140
2.13 光接口
MCP2140 需要红外收发器作为光接口。此收发器可以
是单芯片解决方案 （集成的），也可由分立器件实现。
2.13.1 分立式收发器解决方案
MCP2140 设计使用分立元件实现，具有最低的系统功
耗以及较低的成本。
图 2-12 显示了典型的分立式光收发器电路。
图 2-11： 分立式光收发器电路
此图将在
更多信息请通过电子邮件联系
（
tech.support@microchip.com
由于检测到的信号很小以及信号对噪声的敏感度，因而
应谨慎设计光检测电路中及其布局。
MCP2140
数据手册的B版本中提供。
Microchip
工厂
）。
2.13.2 集成收发器
MCP2140 设计用于使用分离元件实现，具有最低的系
统功耗以及较低的成本 （见 2.13.1 节 “分立式收发器
解决方案”）。增加四个元件，还可使用一个集成的光收
发器解决方案。需要其中的两个元件调理输入信号，以
确保 RXIR 脉冲宽度不大于 1.5 µs （见参数 IR131A）。
另外两个元件用来设置 RXIR 信号跳变点 （典型值为
VDD/2）。 图 2-12 为 MCP2140 光收发器电路示例，电
路中使用 Vishay®/Temic TFDS4500。
图 2-12： 集成的光收发器电路
+5 V
R14
10 kΩ
R15
10 kΩ
+5 V
R13
47Ω
C18
0.1 µF
(2)
(2)
(1)
C19
68 pF
U6
1
2
3
4
TFDS4500
+5 V
（连到 MCP2140 引脚 1）
Q1
MUN211T1
（连到 MCP2140 引脚 18）
8
7
6
（连到 MCP2140 引脚 2）
5
(1)
R11
22Ω
RXPDREF
RXPD
+5 V
TXIR
注 1： 这些元件用于控制 TFDS4500 RXD 输出
信号的脉宽。 Q1 为数字式晶体管，它包
括偏置电阻。
2： 这些元件用于设置参考电压，RXPD 信号
须高于此参考电压以 “检测”一个位。
表 2-6 为常用的集成光收发器的厂商列表。
2005 Microchip Technology Inc. 初稿 DS21790A_CN 第 17 页
MCP2140
2.14 MCP2140 的连接方式
当实现 IrDA 标准的两个设备使用 IrCOMM 协议建立连
接时，这个过程与使用一根电缆连接两个带串行接口的
设备相似。这被称为 “点对点”连接。由于 IR 收发器
无法同时发送和接收，因此连接限制为半双工工作。
IrDA标准协议的目的在于使这种半双工连接尽可能地仿
真全双工连接。一般来说，这是通过将数据分为 “数据
包”（即几组数据）完成的。需要时，可以将这些数据
包来回发送，而不会有冲突的风险。这些数据包何时及
如何发送的规则组成了 IrDA 标准协议。MCP2140 支持
此 IrDA 标准协议的基本原理，以与其他 IrDA 标准兼容
设备信。
使用导线连接时，已假设连线两端有相同的通信参数和
特性。用导线连接无须识别另一个连接器，因为假设连
接器已适当地连接。连接过程根据 IrDA 标准进行了定
义，以识别其他 IrDA 标准兼容设备并建立一个通信链
路。这两个设备经过以下三个步骤完成连接：
• 正常断开模式 （NDM）
• 搜索模式
• 正常连接模式 （NCM）
图 2-13 为连接顺序。
2.14.1 正常断开模式 （NDM）
当两个 IrDA 标准兼容的设备进入通信范围以内时，它们
必须首先互相识别。这个过程基于一个设备要完成某种
任务而另一个设备具备完成该任务所需的资源。其中一
个称为主设备而另一个称为从设备。区分主设备和从设
备是很重要的，因为主设备负责提供识别其他设备的机
制。因此，主设备必须首先查询邻近的 IrDA 标准兼容设
备，查询期间，两个设备使用的默认波特率均为
9600
bps。
例如，如果您想从装有 IrDA 的笔记本电脑打印到装有
IrDA 的打印机，利用 IrDA 标准特性，您首先应将笔记
本电脑拿到打印机的通信范围内。在这种情况下，笔记
本电脑是要完成任务的一方而打印机是具备资源的一
方。这样，笔记本电脑即为主设备而打印机为从设备。
有些能传送数据的蜂窝电话具备 IrDA 标准的红外端口。
如果您将此蜂窝电话与个人数字助理（Personal Digital
Assistant，PDA）配合使用，支持 IrDA 标准特性的 PDA
就是主设备而蜂窝电话就是从设备。
当主设备查询另一个设备时，邻近的从设备可作出响
应。当从设备响应时，这两个设备定义为处于正常断开
模式状态（NDM）。主设备广播数据包并等待响应，这
样就建立了 NDM。广播的数据包被编号。通常发送 6 或
8 个数据包。第一个数据包编号为 0，最后一个数据包
通常编号为 5 或 7。一旦所有数据包发送结束，主设备
就发送一个 ID 包，此 ID 包不编号。
从设备等待这些数据包然后对其中之一作出响应。数据
包作出响应以决定供从设备使用的“时隙
（Timeslot）”。例如，如果从设备在数据包 2 之后响应，
从设备将使用时隙 2。如果从设备在数据包 0之后响应，
从设备将使用时隙 0。根据此机制，周围有多少个时隙，
主设备就能够识别多少个设备。主设备将持续产生时隙
而从设备将持续响应，即使没有任务需要完成。
注 1： MCP2140 只能用于实现从设备。
2： MCP2140支持系统中仅有一个从设备，且
此从设备独占 IrDA 标准红外链路的使用
（称为点对点通信）。
3： MCP2140 总是响应数据包 0。这意味着
MCP2140 将总是使用时隙 0。
4： 如果附近有另一个从设备，主设备可能不
能识别MCP2140，或者两个设备都不能识
别。
在 NDM期间，MCP2140 处理所有向主设备作出的响应
（图 2-13），而不与主机控制器进行任何通信。
MCP2140 的 CTS 信号禁止主机控制器向 MCP2140 发
送数据。
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