UART多串口擴(kuò)展器SP2338DP及其應(yīng)用

　　摘要：SP2338DP是一種新穎的串口擴(kuò)展器，可將一個(gè)高波特率的UART擴(kuò)展為3個(gè)，解決了普通單片機(jī)UART串口太少的問(wèn)題。文中給出該器件的主要特性、引腳說(shuō)明及應(yīng)用說(shuō)明，并以AT89C52單片機(jī)為例給出多串口擴(kuò)展應(yīng)用電路及相應(yīng)軟件。
　　
　　關(guān)鍵詞：UART串口擴(kuò)展單片機(jī)
　　
　　1概述
　　
　　當(dāng)前，以單片機(jī)為核心構(gòu)成的智能化測(cè)控系統(tǒng)及電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，為了滿(mǎn)足數(shù)字化及智能化要求，許多外圍電路功能模塊、部件、器件及傳感器也具備了UART串口通信功能。而現(xiàn)階段的8位、16位、32位單片機(jī)卻大部分僅提供一個(gè)UART串口，這樣就很難滿(mǎn)足系統(tǒng)中一方面要與具有UART功能的串口部件通信，另一方面又要與上位機(jī)通信的要求。利用SP2338DP多串口擴(kuò)展器，可很好地解決此問(wèn)題。
　　
　　2工作特性
　　
　　SP2338DP是采用低功耗CMOS工藝設(shè)計(jì)的UART多串口擴(kuò)展芯片。該器件可將一個(gè)高波特率的UART串口擴(kuò)展為3個(gè)較高波特率的UART串口，從而為系統(tǒng)需要多個(gè)串口時(shí)提供了很好的解決方案。該器件的主要特性如下：
　　
　　*可將1個(gè)UART串口擴(kuò)展為3個(gè)UART串口。
　　
　　*全雙工異步工作：4個(gè)UART串口都為全雙工異步工作模式。
　　
　　*高工作速度：1200——9600b/s（可由晶振頻率設(shè)定任意非標(biāo)準(zhǔn)波特率）。
　　
　　*波特率設(shè)置簡(jiǎn)單：不需軟件設(shè)置，只需更改輸入時(shí)鐘頻率即可。
　　
　　*波特率誤差�。好總�(gè)串口的數(shù)據(jù)輸出波特率誤差小于0.25%.
　　
　　*接收波特率范圍寬：要求每個(gè)串口數(shù)據(jù)波特率小于2.5%即可。
　　
　　*數(shù)據(jù)傳輸誤碼率極低：小于10-9（接收的數(shù)據(jù)波特率誤差小于2%時(shí)）。
　　
　　*具有節(jié)電模式：進(jìn)入節(jié)電模式后典型靜態(tài)電流為0.5μA.
　　
　　*可自動(dòng)喚醒：任意串口的接收端有數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)喚醒。
　　
　　*寬工作電源電壓：2.4——5.5V.
　　
　　*低工作電流：典型工作電流為4.4mA.
　　
　　3封裝及引腳說(shuō)明
　　
　　該器件具有DIP、SOIC和SSOP多種封裝形式。下面以DIP封裝形式為例，給出元件的封裝及引腳排列，如圖1所示。引腳功能及說(shuō)明見(jiàn)表1.
　　
　　表1SP2338DIP引腳功能
　　
　　名稱(chēng)編號(hào)類(lèi)型
　　
　　描述
　　
　　ADRI018I串口3接收數(shù)據(jù)地址線(xiàn)0ADRI117I串口3接收數(shù)據(jù)地址線(xiàn)1ADRO01O串口3發(fā)送數(shù)據(jù)地址線(xiàn)0ADRO12O串口3發(fā)送數(shù)據(jù)地址線(xiàn)1RX08I串口0數(shù)據(jù)接收TX09O串口0數(shù)據(jù)發(fā)送RX111I串口1數(shù)據(jù)接收TX110O串口1數(shù)據(jù)發(fā)送RX213I串口2數(shù)據(jù)接收TX212O串口2數(shù)據(jù)發(fā)送RX36I串口3數(shù)據(jù)接收TX37O串口3數(shù)據(jù)發(fā)送OSCI16I時(shí)鐘輸入OSCO15O時(shí)鐘輸出VCC3,4,14-正電源GND5-地
　　
　　4應(yīng)用說(shuō)明
　　
　　SP2338DP在使用時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
　　
　　①SP2338DP適用于串行數(shù)據(jù)為8位的應(yīng)用領(lǐng)域（如數(shù)據(jù)位7為位，可選用SP2337DP器件）；
　　
　�、诖�口0——2為較高波特率的串口（子串口）。
　　
　　③串口3為高波特率串口（母串口），它的數(shù)據(jù)傳輸速率是子串口的4倍。如輸入時(shí)鐘頻率foscin為10MHz,則串口3的波特率為19200bps,串口0——2的波特率為19200bps/4=4800bps;如果需要在串口0——2上獲得波特率K,則需按以下公式改變時(shí)鐘頻率即可。
　　
　　K=4800×foscin/10（bps）
　　
　　其中foscin≤20MHz
　　
　　④ADRI1、ADR10為下行地址線(xiàn)，ADRI1、ADRI0=00、01、10時(shí)，分別對(duì)應(yīng)子串口0、1、2、ADR1、ADR0=11時(shí)，為串口3的地址；同時(shí)，它也是SP2338DP的命令/數(shù)據(jù)口地址。
　　
　　⑤ADRO1、ADRO0為上行數(shù)據(jù)的串口地址線(xiàn)，ADRO1、ADRO0=00、01、10時(shí)，分別對(duì)應(yīng)子串口0、1、2.當(dāng)上位機(jī)UART接收到由串口3發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，立即讀取地址線(xiàn)ADRO1和ADRO0的狀態(tài)。根據(jù)ADRO1和ADRO0的狀態(tài)即可判斷出數(shù)據(jù)是由哪個(gè)串口發(fā)送來(lái)的。
　　
　�、扌酒瑔拘褩l件為：向串口0——串口3的任意一個(gè)數(shù)據(jù)接收端口寫(xiě)入1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。由于SP2338DP的喚醒時(shí)間為25ms左右，故用于芯片喚醒的數(shù)據(jù)將不能被正確接收，因此應(yīng)采用下面的芯片喚醒流程；先發(fā)送1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，用于喚醒芯片，延時(shí)25ms后再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。
　　
　�、邽榱丝焖倏煽康貍鬏斉�量數(shù)據(jù)，可以采用下面的方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速可靠的接收、發(fā)送。
　　
　　如上位機(jī)只需要向一個(gè)串口發(fā)送數(shù)據(jù)，則可向該串口發(fā)送完1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后再向地址11（串口3的地址）連續(xù)發(fā)送4個(gè)字節(jié)“0X00”.其后向需要發(fā)送數(shù)據(jù)的串口發(fā)送1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，再向串口3發(fā)送4個(gè)字節(jié)“0X00”,按此方式循環(huán)發(fā)送即可。
　　
　　如果此位同需向兩個(gè)串口分別發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)塊，則可分別向兩個(gè)相應(yīng)的子串口發(fā)送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后再向串口3發(fā)送4個(gè)字節(jié)的“0X00”,然后分別將兩個(gè)數(shù)據(jù)塊的下一個(gè)字節(jié)發(fā)送到兩個(gè)子串口上。
　　
　　如果上位機(jī)有3個(gè)數(shù)據(jù)塊需要分別向3個(gè)子串口發(fā)送，則可先向3個(gè)子串口分別發(fā)送1個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)后再向串口3發(fā)送2個(gè)字節(jié)的“0X00”,然后循環(huán)向3個(gè)子串口發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。
　　
　　注意：寫(xiě)入串口3用于延時(shí)的數(shù)據(jù)只能是“0X00”,寫(xiě)入其它數(shù)據(jù)將產(chǎn)生可預(yù)料的結(jié)果。
　　
　�、郤P233DP數(shù)據(jù)發(fā)送工作過(guò)程如下：如果上位機(jī)需要將數(shù)據(jù)“0X28”由串口2發(fā)送出去，則需先將ADRI1置為“1”,ADRI0置為“0”,再將數(shù)據(jù)“0X28”通過(guò)上位機(jī)的UART口發(fā)送到串口3即可。
　　
　�、酳P2338DP可執(zhí)行的命令僅有兩種，即復(fù)位和睡眠命令。當(dāng)上位機(jī)通過(guò)串口3（地址為“11”）寫(xiě)入數(shù)據(jù)“0X35”或“0XB5”時(shí)，則芯片執(zhí)行軟件復(fù)位，復(fù)位時(shí)間約為21.75ms;當(dāng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為“0X55”或“0XD5”時(shí)，芯片將進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
　　
　　圖2利用SP2338DP擴(kuò)展的3串口電路
　　
　　5典型應(yīng)用電路
　　
　　利用SP2338DP可將僅具有一個(gè)UART串口的單片機(jī)擴(kuò)展為具有3個(gè)UART串口的單片機(jī)。下面以常用的AT89C52單片機(jī)為例，給出相應(yīng)的串口擴(kuò)展電路，如圖2所示。
　　
　　圖2中AT89C52的全雙工串口與SP2338DP的串口3相連。串口3同時(shí)也做為命令/數(shù)據(jù)口。ADRI1和ADRI0與AT89C52的P3.3、P3.2口線(xiàn)相連，用于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)相應(yīng)串口0——2的選擇。ADRO1和ADRO0與AT89C52的P3.4、P3.5口線(xiàn)相連，用于判斷接收的數(shù)據(jù)來(lái)自串口0——2的哪一個(gè)。SP2338DP的時(shí)鐘頻率選為20MHz,此時(shí)串口3的波特率為19200bps,串口0——2的波特率為9600bps.網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版中，給出與上述電路配套的通信程序，程序采用C51編制。
　　
　　結(jié)語(yǔ)
　　
　　SP2338多串口擴(kuò)展器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、儀器儀表、智能家電、計(jì)算機(jī)RS232口擴(kuò)展、有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域。由該器件構(gòu)成的多串口電路具有硬件成本低、性?xún)r(jià)比高、工作速度高、波特率設(shè)置簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而選擇該器件是多串口應(yīng)用系統(tǒng)的良好解決方案。

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