串口擴(kuò)展芯片介紹總結(jié)

1、基于VK3266 UART介紹 1、并行通信：數(shù)據(jù)在多條并行一位寬的傳輸線上同時由源傳送到目的 2、串行通信：數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上，一位一位按順序分時傳送 串行和并行通信比較： 在串行通信中有兩種基本通信方式：異步通信和同步通信 同步通信： 通信的雙方以相同的時鐘頻率進(jìn)行。 共享一個時鐘源保證發(fā)送和接收雙方的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確同步。 效率較高。 異步通信： 異步通信不要求雙方同步，沒有要求雙方要同一個時鐘源。通信雙方可以用不同的時鐘源。 發(fā)送方傳送字符的時間間隔不確定。 傳送數(shù)據(jù)簡單可靠，只要按照幀格式即可。 傳輸數(shù)據(jù)效率比同步通信低 異步通信字符格式和波特率是異步通信兩個重要指標(biāo)。 硬件uart

2、接收原理： 采樣原理： 硬件UART采用16倍采樣時鐘對數(shù)據(jù)線的第7、8、9位脈沖采樣，并遵循從3中取2的原則來決定RXD的值是0還是1. 判斷數(shù)值的目的在于抑制干擾和提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，既可避免信號邊緣失真，也可防止不完全同步引起的接受錯誤。 原理圖： CPU與VK3XXX之間的通信原理： CPU和VK3XXX之間的通信原理很簡單。都是通過不同的主線去讀取VK 芯片的寄存器，也就是通過CPU的總線接口接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)，但是需 要按照VK3XXX的操作時序來進(jìn)行。由于VK3XXX芯片內(nèi)部有關(guān)的協(xié)議 解析單元，來識別CPU對它的操作。如果時序或者命令格式不對， VK3XXX可能不能做出正確的應(yīng)

3、答，甚至導(dǎo)致整個操作時序的錯誤，這 個時候需要對整個芯片進(jìn)行復(fù)位操作。 VK3366分析： 總體特性： 1、支持多主機(jī)接口模式：8位并口（10Mbit/s）、SPI（5Mbit/s）、UART（1Mbit/s）、I2C（400kbit/s）（為串口擴(kuò)展提供豐富的選擇，設(shè)計更加靈活） 2、低功耗設(shè)計，支持自動休眠，自動喚醒功能（us級喚醒）（向GCR的IDLE位寫入1，將進(jìn)行休眠模式，系統(tǒng)時鐘將停止降低功耗，一旦SCS,CS,主口MRX,子串口的RX有數(shù)據(jù)改變，系統(tǒng)自動喚醒。對于使用率較低，可以關(guān)閉芯片時鐘進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低系統(tǒng)功耗，特別是工業(yè)平板，pos機(jī)） 3、FIFO，每個串口有收發(fā)獨立的

4、16級FIFO（1、硬件緩存越小，數(shù)據(jù)溢出可能性越大，特別是較長的幀數(shù)據(jù)。2、對MCU處理數(shù)據(jù)效率影響較大，串口芯片是通過主接口讀寫操作來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，主接口除了讀出子串口數(shù)據(jù)還要判斷芯片相關(guān)狀態(tài)，每讀一次數(shù)據(jù)就要做出一次判斷，對于同一長度的幀數(shù)據(jù)，硬件緩存越小，讀取數(shù)據(jù)長度就越短，那么讀取數(shù)據(jù)次數(shù)越多，判斷芯片相關(guān)狀態(tài)就越多，這樣就會花很多時間在判斷狀態(tài)上，如果擴(kuò)展子串口數(shù)量越多，那么就會更加明顯，對MCU處理數(shù)據(jù)效率影響很大） 4、RS-485有自動收發(fā)控制，自動網(wǎng)絡(luò)地址識別。（485設(shè)備是半雙工設(shè)備，在uart通信時候需要收發(fā)轉(zhuǎn)換，如果芯片自帶這樣邏輯，就大大減少了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，同時系

5、統(tǒng)更加穩(wěn)定） 5、數(shù)據(jù)廣播，子串口獨立設(shè)置是否接收數(shù)據(jù)廣播。(主串口向任意通道發(fā)送數(shù)據(jù)，都將會被使能廣播的子串口接收，未設(shè)置使能的子串口將忽略這些數(shù)據(jù)) 6、紅外通信，子串口可獨立設(shè)置工作于紅外通信模式（SIR）（傳輸速度115.2Kbit/s） 7、流量控制，RTS/CTS硬件自動/手動流量控制，XON/XOFF軟件自動流量控制。 原理框圖： 原理框圖： 主通道特點： 1、可以有uart，spi，8位并行總線 2、通過配置寄存器中的M1 和M0位進(jìn)行變換 子串口特點： 1、相互獨立，全雙工，軟件開啟，可以配置不同波特率 2、高速的子串口通道，可達(dá)300bps-900bps 3、數(shù)據(jù)配置靈活，

6、校驗，數(shù)據(jù)長度，廣播模式 4、FIFO:收發(fā)16級FIFO，4級觸發(fā)點 5、流量控制：RTSCTS流控，軟件流控 6、RS485:自動收發(fā)，自動識別網(wǎng)絡(luò)地址 7、紅外通信：可獨立設(shè)置工作于紅外通信模式下 四種接口特性： UART：主接口uart時，只需要 rx,tx連接主機(jī)，采用標(biāo)準(zhǔn)的 uart協(xié)議通信，上電后主機(jī)以VK的復(fù)位值所確定的波特率和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行初始化設(shè)置即可方便實現(xiàn)串口擴(kuò)展。 1、三線uart串口（RX、TX、GND），無需其他地址信號，控制信號線。 2、可編程波特率設(shè)置，最高速度可以達(dá)到1M bit/s 3、選擇奇校驗，偶校驗，無校驗 4、不需地址線控制串口擴(kuò)展，通過芯片內(nèi)置協(xié)議

7、處理器實現(xiàn)多串口擴(kuò)展 5,、uart主接口可以通過引腳設(shè)置為紅外模式（主接口IR接高電平時，工作紅外模式） 6、通過引腳選擇是否采用轉(zhuǎn)義字符模式（主串口TR接高電平時處于轉(zhuǎn)義模式下。）此模式使用于遠(yuǎn)距離和干擾較大的場合。 與主機(jī)連接圖： SPI： 1、最高速度為5Mbit/s 2、僅支持spi從模式 3、16位，spi模式0標(biāo)準(zhǔn) 與主機(jī)連接圖：SCS：SPI片選（從屬選擇） I2C：兩線IIC總線時一根串行數(shù)據(jù)線和一根串行時鐘線。當(dāng)總線處于空閑時，兩根線都通過上拉電阻拉到正電源電壓。每一個設(shè)備都有一個獨立的地址。 1、兼容IIC總線接口 2、最高速度400kbit/s 3、僅支持IIC從模式

8、與主機(jī)連接圖： 8位并口： 1、標(biāo)準(zhǔn)8位mcu總線接口 2、命令和數(shù)據(jù)共用8位地址總線，通過AD（數(shù)據(jù)/控制）信號進(jìn)行切換 3、子通道選擇通過命令字控制和指示，無需額外通道指示信號線 4、僅占用2個地址空間，一個用來操作地址寄存器，一個用來操作數(shù)據(jù)寄存器 與主機(jī)連接圖： 數(shù)據(jù)收發(fā)流程： 中斷使用： 中斷的使用方式： A、首先使能全局中斷 GIR B、使能相應(yīng)子串口相應(yīng)的中斷 SIER C、對于接收和發(fā)送FIFO觸點中斷需要設(shè)置中斷觸點，也就是中斷產(chǎn)生的條件 SFOCR/設(shè)置一些固定的中斷觸點 中斷處理方式： 當(dāng)中斷來了以后我們應(yīng)該怎么判斷全局中斷 首先判斷是哪個子串口的中斷 GIR 判斷具體的

9、中斷源 SIFR 485的使用：485模式下流量控制將被禁止 1、485模式使用當(dāng)中使用到的寄存器： SCTLR子串口控制寄存器：主要用于485與232之間的模式選擇（MDSEL位0為232,1為485） SCONR子串口配置寄存器：配置數(shù)據(jù)檢驗和網(wǎng)絡(luò)地址識別 SADR子串口自動識別地址寄存器：子串口的網(wǎng)絡(luò)地址 SADEN子串口網(wǎng)絡(luò)地址自動識別使能寄存器：有些芯片有該寄存器，有些芯片沒有。 2、RS485連接圖 RTS信號用于控制RS485收發(fā)器的 自動收發(fā)控制。 RS485模式下，每個UART有唯一的一個網(wǎng)絡(luò)地址，VK提供了一個8位寄存器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址配置。 當(dāng)自動網(wǎng)絡(luò)地址識別功能使能時，VK

10、對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動識別。 網(wǎng)絡(luò)地址由SADR和SADEN共同決定。 如果接收到的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)字節(jié)或者與SADR中的地址字節(jié)不匹配時，VK忽略這些數(shù)據(jù)。 如果接收到的數(shù)據(jù)為地址字節(jié)且與SADR中的地址匹配，VK進(jìn)入接收狀態(tài)，將該地址字節(jié)后面的數(shù)據(jù)字節(jié)寫入接收FIFO。 當(dāng)該子串口在數(shù)據(jù)接收狀態(tài)下接收到一個地址字節(jié)，且該字節(jié)與SADR不匹配，接收將被自動禁能。 流量控制：分為自動硬件流量控制、手動硬件流量控制、軟件流量控制 1、自動硬件流量控制： 硬件自動流量控制模式下，一旦數(shù)據(jù)接收端接收fifo中數(shù)據(jù)個數(shù)達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)點時，為防止接收fifo溢出，接收端將自動拉高RTS,發(fā)送端的CTS變高，數(shù)

11、據(jù)發(fā)送端檢測到CTS變高后，將發(fā)送完當(dāng)前字節(jié)后暫停數(shù)據(jù)發(fā)送。發(fā)送端暫停數(shù)據(jù)發(fā)送后，接收端主機(jī)接口讀取接收fifo數(shù)據(jù)釋放接收fifo空間，當(dāng)接收fifo數(shù)據(jù)個數(shù)減少到小于發(fā)送觸發(fā)點時，接收端CTS自動變?yōu)榈碗娖?，發(fā)送端相應(yīng)的RTS變?yōu)榈碗娖剑l(fā)送端檢測到RTS為低電平后，將恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送 自動硬件流量控制連接圖： 2、手動硬件流量控制： 工作在手動模式下，通過手動寫RST寄存器拉高或拉低RST 引腳信號。為1是暫停數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，為0數(shù)據(jù)發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。 3、自動軟件流量控制： 自動軟件流量控制模式下，一旦數(shù)據(jù)接收端接收FIFO中數(shù)據(jù)個數(shù)達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)點時，防止數(shù)據(jù)溢出，VK自動通過TX

12、發(fā)送一個XOFF字符，發(fā)送端接收到這個字符后，暫停數(shù)據(jù)發(fā)送。接收端主機(jī)接口讀取FIFO數(shù)據(jù)釋放FIFO空間，當(dāng)數(shù)據(jù)減少到繼續(xù)發(fā)送的觸發(fā)點時，接收端向發(fā)送端發(fā)送一個XON字符，發(fā)送端接收到該字符后恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送。 編程技巧： 電路硬件檢查： A、首先檢查電源，看芯片電源正和 GND是否正常。芯片焊接是否有虛焊，過焊，和短路的情況。 B、首先查看晶振是否起振，起振是否正常；然后檢查復(fù)位引腳，復(fù)位后應(yīng)該保持高電平。 C、檢查模式配置引腳， M1M0選擇模式是否正常。 如果選擇uart模式，請注意 IR功能引腳，通常應(yīng)該設(shè)置為普通模式。 如果選擇是 I2C模式，請注意 IA1和IA0這兩個地址引腳是否和

13、編程中寫的一致。 軟件調(diào)試：在保證硬件沒有問題的情況下可進(jìn)行軟件調(diào)試。 A、上電后最好進(jìn)行復(fù)位。保證芯片處于一個初始狀態(tài)（在調(diào)試階段復(fù)位很關(guān)鍵，很多調(diào)試不正常可能都是由于前期錯誤操作導(dǎo)致的，只要復(fù)位，可避免前期錯誤操作帶來的影響） B、通常我們調(diào)試軟件都是先調(diào)試主接口通信。我們可以通過讀VK3XXX芯片某些值比較固定的寄存器，來判斷主接口是否通信成功。比如：SCTLR C、讀調(diào)試成功好，然后再調(diào)試寫。通過讀來驗證寫寄存器是否成功了。 D、如果讀寫都沒有問題了，那么就可以開始你的編程之旅了。 程序流程圖： 選型建議： 1、MCU/CPU中低速通信，現(xiàn)有系統(tǒng)擴(kuò)展串口，光電隔離傳輸，建議用UART主接口產(chǎn)品系列，硬件實現(xiàn)簡單。 2、中高速串行通信，帶同步 SPI接口的MCU、DSP擴(kuò)展串口，建議選用 spi接口系列產(chǎn)品，占用io少，速度較高。 3、io資源充足的