[b]１　ＴＭＰ１０１的引腳功能和主要特性 [/b] ＴＭＰ１０１是ＴＩ公司生產的１２位低功耗、高精度的數字溫度傳感器它采用與Ｉ２Ｃ和ＳＭＢｕｓ相兼容的２線數字接口，可應用于許多高分辨率和寬量程溫度測量場合，如溫度控制系統、個計算機保護、電子測試儀器、辦公設備以及生物醫學儀器等方面。ＴＭＰ１０１采用６腳ＳＯＴ２３封裝，其引腳排列如圖１所示，引腳功能如下： １腳ＳＣＬ：串行總線時鐘，ＣＭＯＳ電平； ２腳ＧＮＤ：接地腳； ３腳ＡＬＥＲＴ：總線報警輸出，開路； ４腳 Ｖ＋：電源； ５腳 ＡＤＤ０：用戶設置的地址輸入； ６腳 ＳＤＡ：串行數據線，ＣＭＯＳ電平，雙向，開路； ＴＭＰ１０１的供電電壓范圍為２．７～５．５Ｖ，轉換精度在９～１２ｂｉｔｓ可選，分辨率高達０．０６２５℃。器件工作溫度為－５５℃～１２５℃，最大測量溫度超過１５０℃，同時它還具有以下特點： ● 帶有串行總線接口； ●具有節省功耗的關閉模式； ●一條Ｉ２Ｃ總線可連接３個ＴＭＰ１０１器件； ●可編程的溫度上下限寄存器及開路中斷輸出； ●溫度轉換速度比同類產品高，單片報價較低。 圖２是ＴＭＰ１０１的典型連接電路，由于其內部集成了高精度溫度傳感器，所以除了部分信號線需要加上拉電阻外，不需要外接任何元件。當測量溫度超過所設定的窗口極限時,通過ＡＬＥＲＴ信號線向主控器發出中斷信號進行報警。 表1 配置寄存器的數據格式 Byte D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 OS/ALERT R1 R0 F1 F0 POL TM SD ２ 內部結構和寄存器功能 ＴＭＰ１０１內部帶有數字溫度傳感器、溫度窗口比較器和Ｉ２Ｃ串行總線接口。通過一個帶隙型溫度傳感器和一個１２位Δ－Σ ＡＤ轉換器將所采集的溫度存儲在內部的溫度寄存器中。器件根據用戶在溫度上下限寄存器中設定的ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ來在溫度窗口比較器中決定是否啟動報警輸出。控制ＴＭＰ１０１的主機可以對溫度窗口的上、下限進行設置，ＴＭＰ１０１自身的可編程遲滯特性與故障隊列能將誤報情況減至最少。系統上電后器件處于一種缺省閾值狀態，其溫度報警缺省閾值為：下限溫度ＴＬＯＷ＝７５℃，上限溫度ＴＨＩＧＨ＝８０℃。ＴＭＰ１０１的功能實現和工作方式主要由內部的５個寄存器來確定，這些寄存器分別是地址指針寄存器（Ｐｏｉｎｔ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、溫度值寄存器（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、配置寄存器（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、溫度上限寄存器（ ＴＨＩＧＨ Ｒｅｇ-ｉｓｔｅｒ）和溫度下限寄存器（ＴＬＯＷ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）。其中器件的工作方式主要通過對配置寄存器的配置來實現，配置寄存器的數據格式見表１所列，各數據位的具體說明如下： Ｒ１／Ｒ０: 溫度傳感器分辨率配置位。通過對該兩位的配置，可以控制溫度傳感器的轉換分辨率，同時也可以控制轉換時間，而且分辨率越高，轉換時間也就越； Ｆ１／Ｆ０:錯誤隊列配置位。只有溫度連續超過限制ｎ次后，報警才會輸出，參數ｎ由Ｆ１／Ｆ０來設置，設置錯誤隊列的目的是用來防止環境噪聲對報警輸出的影響； ＰＯＬ：ＡＬＥＲＴ極性位。通過ＰＯＬ的設置，可以使控制器和ＡＬＥＲＴ輸出的極性一致； ＴＭ：設置器件工作在比較模式還是中斷模式，ＴＭ為１時工作在中斷模式，ＴＭ為０時工作在比較模式； ＳＤ：設置器件是否工作在關斷模式，ＳＤ為１時為關斷模式，ＳＤ為０時為正常工作方式； ＯＳ／ＡＬＥＲＴ:在關斷模式下，向該位寫１，可以開啟一次溫度轉換；在溫度比較模式下，該數據位可提供比較模式的狀態； [b]３ 工作方式與串行接口 [/b] ３．１ 工作方式 正常工作方式下，當所采集的溫度在上下限之外時，ＴＭＰ１０１會根據配置寄存器中的ＴＭ狀態來決定器件是工作在比較模式還是中斷模式。當工作在比較模式下時，所采集的溫度等于或大于ＴＨＩＧＨ時，比較器將激活ＡＬＥＲＴ告警輸出，提醒主機當前工作溫度不正常，只有當溫度低于ＴＬＯＷ時，ＡＬＥＲＴ信號才恢復正常。正常工作時，默認方式為比較模式。當器件工作在中斷模式下，且所采集的溫度在上下限之外時，比較器都會激活ＡＬＥＲＴ報警輸出，只有在對寄存器進行讀操作或者器件在關斷模式下時，ＡＬＥＲＴ信號才恢復正常在此種模式下可進行系統的耐溫測試。 另外，器件還具有節能的關斷模式，如果選擇該模式，當前的溫度轉換結束后，器件會自動關斷，此時電流消耗只有１ｕＡ，只有向配置寄存器的ＯＳ／ＡＬＥＲＴ位寫１才可以開啟下一次溫度轉換。該模式由配置寄存器的ＳＤ數據位來設定。 ３．２ 串行接口 ＴＭＰ１０１的２線分別是數據線ＳＤＡ和時鐘線ＳＣＬ，當它作為從器件在串行總線上運行時，ＳＣＬ線是輸入線，ＳＤＡ線是雙向串行數據線。另外，根據串行總線規范，ＴＭＰ１０１有一個７位受控地址，受控地址中的最高有效位設為“１００１０”，另外兩個最低有效位通過管腳ＡＤＤ０來控制。當ＳＣＬ為高電平時ＳＤＡ的數據應當保持穩定否則任何ＳＤＡ的變化都被視為控制信號。ＴＭＰ１０１在傳送數據過程中共有開始信號、結束、應答三種信號類型。 （１） Ｉ２Ｃ總線通信協議 只有當總線不忙時，才可以開始傳送數據。 在傳送數據期間，時鐘信號線為高電平時，數據線ＳＤＡ必須保持不變，只有在啟動／停止狀態信號到來后，數據線ＳＤＡ才能改變。 （２） 啟動／停止狀態信號 當時鐘信號為高電平且數據線ＳＤＡ從高電平變為低電平時產生起始位信號。ＴＭＰ１０１監控ＳＤＡ和ＳＣＬ的狀態，只有當啟動信號到來后，芯片才開始工作 時鐘信號為高電平且數據線ＳＤＡ從低電平變為高電平時產生停止位信號。當停止信號到來時，所有工作結束。 當主設備器件發送起始信號和ＴＭＰ１０１的地址后，ＴＭＰ１０１便開始監控總線，若接收的地址無誤，將發出一個確認信號，并根據Ｒ／Ｗ位的狀態來執行讀／寫操作。 （３） 寫操作 寫操作時，先由主設備器件向ＴＭＰ１０１發送起始狀態和ＴＭＰ１０１的地址信息（Ｒ／Ｗ位＝０），然后由主設備器件發送數據而由ＴＭＰ１０１接收數據。寫操作可以分為１字節寫操作和頁面（１６字節）寫操作兩種方式，兩者的操作過程基本相同，不同之處在于主設備寫入數據的多少。 （４） 讀操作 讀操作與寫操作所不同的是，首先由主設備器件向ＴＭＰ１０１發送起始狀態和ＴＭＰ１０１的地址信息（Ｒ／Ｗ位＝１），然后由ＴＭＰ１０１發送數據而由主設備器件接收數據。讀操作分為單字節讀操作和連續讀操作兩種方式 圖３給出了軟件讀取ＴＭＰ１０１寄存器數值的流程圖。 [b]４　和ＰｒＰＭＣ８００模塊的接口應用 [/b] ＰｒＰＭＣ８００模塊是滿足ＰＭＣ ＰＣＩ規范的處理機模塊，它采用４個標準的６４腳ＰＭＣ接口作為對外總線接口，其中第４個ＰＭＣ接口的１、２引腳是它的Ｉ２Ｃ接口引腳，通過其模塊內部的橋接控制ＡＳＩＣ芯片可將該接口的數據傳到模塊的處理器。該處理器模塊對溫度要求較高，工作溫度范圍在０℃～５５℃，所以在實際應用中需要對處理器模塊環境溫度進行采集和分析，而利用ＴＭＰ１０１可以很方便的實現ＰｒＰＭＣ８００模塊的溫度采集功能，其功能系統框架圖如圖４所示。 在該系統中，ＰｒＰＭＣ８００模塊作為總線控制器，雙方通過Ｉ２Ｃ總線連接，溫度采集結果也通過該總線輸出。為和ＰｒＰＭＣ８００模塊存儲ＶＰＤ的ｓｒｏｍ電壓兼容，ＴＭＰ１０１芯片采用３．３Ｖ供電，轉換精度為０．５℃測量溫度為－５５℃～１２５℃。溫度報警輸出引腳ＡＬＥＲＴ接入ＣＰＬＤ，當ＡＬＥＲＴ信號有效時，ＣＰＬＤ啟動到８００卡的ＨＯＳＴＩＮＴ中斷，告知ＣＰＵ系統的溫度出現問題。考慮到溫度傳感器的報警中斷輸出，系統中采用的是開路輸出，可以將幾個溫度傳感器報警輸出線相或來構成多點采集溫度系統，從而測試單板不同位置的溫度，同時也可監測風扇轉速對單板溫度的影響。 [b]５　結論 [/b] 實際應用表明，ＴＭＰ１０１芯片具有較高的性能，利用它可以較好地實現預期的設計功能。利用主控ＣＰＵ和多片ＴＭＰ１０１可以很容易地構成一個低電壓低功耗的多點數字測溫系統，且能得到較高的溫測精度和較高的讀取速度。該系統目前已被應用于某無線接入服務器的單板系統設計中，實踐證明：運行效果良好。 編輯：何世平