可变电流源被耦合 到S1，并且电阻器149的R+被耦合到S2,以及电阻器149的低电压侧（R-)被耦合到MUX 132的输入2。电阻器149可以是精密电阻器，其指的是低温度电阻系数（TCR)电阻器。输 出电路块140还包括例如被示为是0. 5欧姆的感测电阻器（SR) 146,其与被提供给MUX块 130以及输出电路块140的直流电源（V+)串联。
[0019] 如图2中所示，输出电路块140的功率晶体管都被示为功率金属氧化物半导体场 效应晶体管（MOSFETs)，其包括被耦合在SR 146和Sl之间的FET 141，被耦合在S2和模拟 接地之间的FET 142,被耦合在R-和模拟接地之间的FET 143,以及被耦合在Sl和R-之间 的FET 144。然而，也可以使用基于双极的功率晶体管。
[0020] 在可编程接口电路100的运作中，基于来自数字逻辑块110的由来自过程控制器 块170的控制信号产生的逻辑信号，FET 143处于开（ON)或关（OFF)的状态，其决定可用的 模拟接地是否将被可编程接口电路100使用。因此，FET 143的开或关状态决定现场设备 (输入源)是将被连接到模拟接地（FET 143开)还是不连接到模拟接地（FET 143关)。即使 FET 143是关的，针对可编程接口电路100的模拟接地一般具有可编程接口电路100的功能 方面的某些作用。由可编程接口电路100提供的多个可用的信号模式中的所有模式都使用 电流输出DAC以用于给现场设备发信号并且使用第一和所述第二MUX，op amp，以及ADC以 用于接收自现场设备的信号。
[0021] 如本文中使用的那样，"信号传输类型"指示各种现场设备(输入源）落入两个宽 泛的分类中：其为电流以及电压。可编程接口电路100响应于电压。如果现场设备具有电 压类型，则不需要电阻器149。如果现场设备具有电流类型，则通过指引该电流跨过电阻器 149 (诸如100欧姆到300欧姆的电阻器）来产生电压。当现场设备具有其自己的功率时， DAC 121总是关的。
[0022] 所公开的实施例的优点包括可编程接口电路100以及用于可编程过程控制器的 通信/信令协议，所述可编程过程控制器使单个共用数字通信接口能够控制至少10个不同 的由现场设备呈现的输入/输出（I/O)功能(详情如下)。所公开的实施例可以解决如下问 题：控制工业的或制造业的过程、建筑物内或房屋内的环境、数据收集系统、模拟测量、到控 制设备的模拟/数字输出，等等。如以上描述的那样，可编程接口电路是通过所使用的通信 协议，针对具体的I/O功能(设备）而软件可配置的。
[0023] 可编程接口电路100仅使用两个线路连接（SI和S2)来对接到不依赖于设备性质 的广泛的设备。可编程接口电路100在关于设备类型(如模拟对数字，输入对输出)、信号传 输类型（电流对电压）以及其接地(允许差分或接地设备）进行线路连接时，不要求关于用户 /安装者的部分的决定。可以在完成布线之后作出关于I/O功能类型的决定而不妨碍或改 变布线。此外，所公开的可编程接口电路以一种新的方式实现(每一种配置)布线的诊断，所 述方式检测至少两个类别的缺陷：断开的线路连接；将电流(功率）转移离开用户预期的现 场设备的被短路到地(或其他电压轨)的线路可以被感测。所公开的可编程接口电路以及协 议支持通过1:1的冗余度的高可用性操作模式。
[0024] 实施方式可以提供若干达到高可用性的方法：例如，可以通过1:1冗余度、1:N冗 余度、投票（voting)等提供高可用性。
[0025] 所公开的可编程接口电路以及协议可以支持各种各样的不同功能。例如，HART 7 支持具有"自动发现"的可配置模式的模拟输入和模拟输出类型的设备。可编程接口电路 可以针对事件顺序（SOE)将社会时间关联到(各种类型的)数字输入的状态的改变。电路还 可以计算(累计）（各种类型的）数字输入的状态的改变。数字输出具有消除对于传统保险 丝的需求的电子短路保护。
[0026] 可以在初始上电复位时和/或当外部信号(看门狗定时器)指示周围电路缺乏健康 或者主机过程控制器不存在时进入安全状态。所公开的通信协议是安全的、稳健的方法以 确保通信错误(归因于噪声或者其他干扰）不造成不正确的测量或者输出。
[0027] 示例 进一步地通过以下具体示例阐述所公开的实施例，其不应被解释为以任何方式限制本 公开的范围或内容。
[0028] 可编程接口电路100可以在很大程度上被实现为混合信号专用集成电路(ASIC)， 其中ASIC提供数字逻辑块110、模拟共用源块120以及MUX块130。可以使用印刷电路板 (PCB)技术通过在其上安装分立的设备实现输出电路块140。由主机处理器(诸如过程控制 器块170)通过串行或并行接口总线针对其具体功能（AI/DI/A0/D0)控制并且配置可编程 接口电路100的N个I/O通道中的每一个。从所公开的可编程接口电路100的用户的观点 来看，每个通道的所支持的I/O功能包括，但不限于： 1.从需要来自可编程接口电路的功率(一般经由0-20mA电流回路)的现场设备接收的 AI0
[0029] 2.来自提供其自己的电流并且参考可编程接口电路(一般经由0_20mA电流回路） 的现场设备的AI。
[0030] 3.来自提供其自己的电流并且可以参考不同于可编程接口电路的电压/地的电 压/地(一般经由0_20mA电流回路）的现场设备的AI。
[0031] 4.来自呈现电压（比如电池）并且参考可编程接口电路(一般0-5V DC)的现场设 备的AI。
[0032] 5.来自呈现电压（比如电池）并且可以参考不同于可编程接口电路的电压/地的 电压/地(一般〇-5V DC)的现场设备的AI。
[0033] 6.需要来自接口电路的功率(干触点）的DI。
[0034] 7. DI，其经由其自己的功率提供信号并且可以参考不同于可编程接口电路的电 压/地的电压/地(类似于电池的电压输入)。
[0035] 8. AO (0-20mA)(可编程接口电路向现场设备提供模拟电流)。
[0036] 9. DO (500mA或者更高）（可编程接口电路向现场设备提供数字电流)。
[0037] 10.安全状态，其不能够损坏或者激励被错误地连接到可编程接口电路的现场设 备。
[0038] 可以在初始上电复位时和/或当外部信号(看门狗定时器)指示周围电路缺乏健康 或者过程控制器块170不存在时进入"安全状态"。AI和AO功能可以支持HART 7通信。如 在本领域中所知的那样，HART数据通过将低电平频移键控（FSK)载波叠加到模拟电流或电 压信号上来传送，并且使用调制解调器和简化的通用异步接收器/发射器（UART)来接收。
[0039] 如在这些示例中所使用的那样，A到E涉及可编程接口电路100中的各种设备的 操作状态，其受来自数字逻辑块110的逻辑信号控制，所述逻辑信号其本身是响应于从可 编程过程控制器接收的控制信号而生成的。A涉及MUX 131，并且B涉及MUX 132。C，D，E (分别为FET 143, 141和144)以及DAC 121的值应保持处于这样的值：所述值适合于针对 该I/O通道的预期用户的用例。自始至终现场设备都被示为参考标记348。
[0040] 功能/情况1 :来自现场设备348的模拟输入，该设备需要来自可编程接口电路 100 (-般经由0-20mA电流回路）的功率，见图3A以及3B。
[0041] 在这种情况中，DAC 121被设置成其最大输出，有效地充当具有25-mA电流限制的 24V源(用于24V的V+电平)。连接在螺钉Sl和S2之间的现场设备348改变经过它的电流 以指示现场设备正在测量的参数的值(例如，温度，压力，电平，等等)。调制电流经由S2经过 电阻器149 (诸如示出的250欧姆电阻器)，响应于调制电流产生电压，所述调制电流由ADC 122经由通路2上的MUX 131、132来测量。
[0042] 用户可以将LM配置为可选项目。当被配置时，如果ADC 122转换反映了到/通过 用户的现场设备348的电流的缺失，则过程控制器块170将向控制系统报告断的线路(断的 线）的情况。
[0043] 在这些情况中的大多数中，LM涉及与可编程接口电路100设计完全相反的可编程 接口电路100被过程控制器块170使用的方法。以下描述的功能/情况8是可能的例外。 在该情况中，模拟回路参考与可编程接