串口扩展芯片介绍.pptx

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1、UART介绍1、并行通信：数据在多条并行一位宽的传输线上同时由源传送到目的第1页/共26页2、串行通信：数据在单条一位宽的传输线上，一位一位按顺序分时传送第2页/共26页串行和并行通信比较：第3页/共26页在串行通信中有两种基本通信方式：异步通信和同步通信同步通信：通信的双方以相同的时钟频率进行。共享一个时钟源保证发送和接收双方的数据准确同步。效率较高。第4页/共26页异步通信：异步通信不要求双方同步，没有要求双方要同一个时钟源。通信双方可以用不同的时钟源。发送方传送字符的时间间隔不确定。传送数据简单可靠，只要按照帧格式即可。传输数据效率比同步通信低异步通信字符格式和波特率是异步通信两个重要指

2、标。第5页/共26页硬件uart接收原理：采样原理：硬件UART采用16倍采样时钟对数据线的第7、8、9位脉冲采样，并遵循从3中取2的原则来决定RXD的值是0还是1.判断数值的目的在于抑制干扰和提高数据传输的可靠性，既可避免信号边缘失真，也可防止不完全同步引起的接受错误。第6页/共26页原理图：第7页/共26页CPU与VK3XXX之间的通信原理：CPU和VK3XXX之间的通信原理很简单。都是通过不同的主线去读取VK芯片的寄存器，也就是通过CPU的总线接口接收或者发送数据，但是需要按照VK3XXX的操作时序来进行。由于VK3XXX芯片内部有关的协议解析单元，来识别CPU对它的操作。如果时序或者命

3、令格式不对，VK3XXX可能不能做出正确的应答，甚至导致整个操作时序的错误，这个时候需要对整个芯片进行复位操作。第8页/共26页VK3366分析：总体特性：1、支持多主机接口模式：8位并口（10Mbit/s）、SPI（5Mbit/s）、UART（1Mbit/s）、I2C（400kbit/s）（为串口扩展提供丰富的选择，设计更加灵活）2、低功耗设计，支持自动休眠，自动唤醒功能（us级唤醒）（向GCR的IDLE位写入1，将进行休眠模式，系统时钟将停止降低功耗，一旦SCS,CS,主口MRX,子串口的RX有数据改变，系统自动唤醒。对于使用率较低，可以关闭芯片时钟进入休眠状态，降低系统功耗，特别是工业平

4、板，pos机）3、FIFO，每个串口有收发独立的16级FIFO（1、硬件缓存越小，数据溢出可能性越大，特别是较长的帧数据。2、对MCU处理数据效率影响较大，串口芯片是通过主接口读写操作来实现数据交换，主接口除了读出子串口数据还要判断芯片相关状态，每读一次数据就要做出一次判断，对于同一长度的帧数据，硬件缓存越小，读取数据长度就越短，那么读取数据次数越多，判断芯片相关状态就越多，这样就会花很多时间在判断状态上，如果扩展子串口数量越多，那么就会更加明显，对MCU处理数据效率影响很大）第9页/共26页4、RS-485有自动收发控制，自动网络地址识别。（485设备是半双工设备，在uart通信时候需要收发

5、转换，如果芯片自带这样逻辑，就大大减少了系统软硬件设计，同时系统更加稳定）5、数据广播，子串口独立设置是否接收数据广播。(主串口向任意通道发送数据，都将会被使能广播的子串口接收，未设置使能的子串口将忽略这些数据)6、红外通信，子串口可独立设置工作于红外通信模式（SIR）（传输速度115.2Kbit/s）7、流量控制，RTS/CTS硬件自动/手动流量控制，XON/XOFF软件自动流量控制。第10页/共26页原理框图：原理框图：第11页/共26页主通道特点：1、可以有uart，spi，8位并行总线2、通过配置寄存器中的M1 和M0位进行变换子串口特点：1、相互独立，全双工，软件开启，可以配置不同波

6、特率2、高速的子串口通道，可达300bps-900bps3、数据配置灵活，校验，数据长度，广播模式4、FIFO:收发16级FIFO，4级触发点5、流量控制：RTSCTS流控，软件流控6、RS485:自动收发，自动识别网络地址7、红外通信：可独立设置工作于红外通信模式下第12页/共26页四种接口特性：UART：主接口uart时，只需要rx,tx连接主机，采用标准的uart协议通信，上电后主机以VK的复位值所确定的波特率和数据格式进行初始化设置即可方便实现串口扩展。1、三线uart串口（RX、TX、GND），无需其他地址信号，控制信号线。2、可编程波特率设置，最高速度可以达到1M bit/s3、选

7、择奇校验，偶校验，无校验4、不需地址线控制串口扩展，通过芯片内置协议处理器实现多串口扩展5,、uart主接口可以通过引脚设置为红外模式（主接口IR接高电平时，工作红外模式）6、通过引脚选择是否采用转义字符模式（主串口TR接高电平时处于转义模式下。）此模式使用于远距离和干扰较大的场合。与主机连接图：第13页/共26页SPI：1、最高速度为5Mbit/s2、仅支持spi从模式3、16位，spi模式0标准与主机连接图：SCS：SPI片选（从属选择）第14页/共26页I2C：两线IIC总线时一根串行数据线和一根串行时钟线。当总线处于空闲时，两根线都通过上拉电阻拉到正电源电压。每一个设备都有一个独立的地

8、址。1、兼容IIC总线接口2、最高速度400kbit/s3、仅支持IIC从模式与主机连接图：第15页/共26页8位并口：1、标准8位mcu总线接口2、命令和数据共用8位地址总线，通过AD（数据/控制）信号进行切换3、子通道选择通过命令字控制和指示，无需额外通道指示信号线4、仅占用2个地址空间，一个用来操作地址寄存器，一个用来操作数据寄存器与主机连接图：第16页/共26页数据收发流程：第17页/共26页中断使用：中断的使用方式：A、首先使能全局中断 GIR B、使能相应子串口相应的中断 SIER C、对于接收和发送FIFO触点中断需要设置中断触点，也就是中断产生的条件 SFOCR/设置一些固定的

9、中断触点 中断处理方式：当中断来了以后我们应该怎么判断全局中断 首先判断是哪个子串口的中断 GIR 判断具体的中断源 SIFR第18页/共26页485的使用：485模式下流量控制将被禁止1、485模式使用当中使用到的寄存器：SCTLR子串口控制寄存器：主要用于485与232之间的模式选择（MDSEL位0为232,1为485）SCONR子串口配置寄存器：配置数据检验和网络地址识别SADR子串口自动识别地址寄存器：子串口的网络地址SADEN子串口网络地址自动识别使能寄存器：有些芯片有该寄存器，有些芯片没有。2、RS485连接图 RTS信号用于控制RS485收发器的 自动收发控制。第19页/共26页

10、RS485模式下，每个UART有唯一的一个网络地址，VK提供了一个8位寄存器进行网络地址配置。当自动网络地址识别功能使能时，VK对接收到的数据进行自动识别。网络地址由SADR和SADEN共同决定。如果接收到的数据为数据字节或者与SADR中的地址字节不匹配时，VK忽略这些数据。如果接收到的数据为地址字节且与SADR中的地址匹配，VK进入接收状态，将该地址字节后面的数据字节写入接收FIFO。当该子串口在数据接收状态下接收到一个地址字节，且该字节与SADR不匹配，接收将被自动禁能。第20页/共26页流量控制：分为自动硬件流量控制、手动硬件流量控制、软件流量控制1、自动硬件流量控制：硬件自动流量控制模

11、式下，一旦数据接收端接收fifo中数据个数达到设定的触发点时，为防止接收fifo溢出，接收端将自动拉高RTS,发送端的CTS变高，数据发送端检测到CTS变高后，将发送完当前字节后暂停数据发送。发送端暂停数据发送后，接收端主机接口读取接收fifo数据释放接收fifo空间，当接收fifo数据个数减少到小于发送触发点时，接收端CTS自动变为低电平，发送端相应的RTS变为低电平，发送端检测到RTS为低电平后，将恢复数据发送自动硬件流量控制连接图：第21页/共26页2、手动硬件流量控制：工作在手动模式下，通过手动写RST寄存器拉高或拉低RST 引脚信号。为1是暂停数据发送端发送数据，为0数据发送端继续发

12、送数据。3、自动软件流量控制：自动软件流量控制模式下，一旦数据接收端接收FIFO中数据个数达到设定的触发点时，防止数据溢出，VK自动通过TX发送一个XOFF字符，发送端接收到这个字符后，暂停数据发送。接收端主机接口读取FIFO数据释放FIFO空间，当数据减少到继续发送的触发点时，接收端向发送端发送一个XON字符，发送端接收到该字符后恢复数据发送。第22页/共26页编程技巧：电路硬件检查：A、首先检查电源，看芯片电源正和GND是否正常。芯片焊接是否有虚焊，过焊，和短路的情况。B、首先查看晶振是否起振，起振是否正常；然后检查复位引脚，复位后应该保持高电平。C、检查模式配置引脚，M1M0选择模式是否

13、正常。如果选择uart模式，请注意IR功能引脚，通常应该设置为普通模式。如果选择是I2C模式，请注意IA1和IA0这两个地址引脚是否和编程中写的一致。软件调试：在保证硬件没有问题的情况下可进行软件调试。A、上电后最好进行复位。保证芯片处于一个初始状态（在调试阶段复位很关键，很多调试不正常可能都是由于前期错误操作导致的，只要复位，可避免前期错误操作带来的影响）B、通常我们调试软件都是先调试主接口通信。我们可以通过读VK3XXX芯片某些值比较固定的寄存器，来判断主接口是否通信成功。比如：SCTLRC、读调试成功好，然后再调试写。通过读来验证写寄存器是否成功了。D、如果读写都没有问题了，那么就可以开

14、始你的编程之旅了。第23页/共26页程序流程图：第24页/共26页选型建议：1、MCU/CPU中低速通信，现有系统扩展串口，光电隔离传输，建议用UART主接口产品系列，硬件实现简单。2、中高速串行通信，带同步SPI接口的MCU、DSP扩展串口，建议选用spi接口系列产品，占用io少，速度较高。3、io资源充足的cpu/dsp扩展高速串口，建议选用8位并行总线主接口产品系列，速度快，操作简单。4、与GPRS、CDMA。PSTN Modem连接，建议选择带Modem接口器件，在监控状态的同时也保证数据传输的可靠性。5、RS-485总线或M-BUS总线应用设计，建议选择带RS485自动收发和网络地址识别的产品，可以提高通信的可靠性和降低cpu资源的使用。6、高速通信尽量选用带流量控制的产品，保证通信的可靠性。第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页