UART多串口擴(kuò)展器SP2338DP及其應(yīng)用

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)成的智能化測控系統(tǒng)及電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，為了滿足數(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。引腳功能及說明見表1。

表1 SP2338 DIP引腳功能

4 應(yīng)用說明

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）；

②串口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19 200bps，串口0～2的波特率為19 200bps/4=4800 bps；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=4800foscin/10(bps)

其中foscin≤20MHz

④ADRI1、ADR10為下行地址線，ADRI1、ADRI0=00、01、10時(shí)，分別對應(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，ADRO1、ADRO0=00、01、10時(shí)，分別對應(yīng)子串口0、1、2。當(dāng)上位機(jī)UART接收到由串口3發(fā)送來的數(shù)據(jù)時(shí)，立即讀取地址線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)送來的。

⑥芯片喚醒條件為：向串口0～串口3的任意一個(gè)數(shù)據(jù)接收端口寫入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)。

⑦為了快速可靠地傳輸批量數(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：寫入串口3用于延時(shí)的數(shù)據(jù)只能是“0X00”，寫入其它數(shù)據(jù)將產(chǎn)生可預(yù)料的結(jié)果。

⑧SP233DP數(shù)據(jù)發(fā)送工作過程如下：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”通過上位機(jī)的UART口發(fā)送到串口3即可。

⑨SP2338DP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)通過串口3（地址為“11”）寫入數(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口線相連，用于判斷接收的數(shù)據(jù)來自串口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19 200bps，串口0～2的波特率為9600bps。網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版（http://www.dpj.com.cn）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

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、有線及無線數(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、性價(jià)比高、工作速度高、波特率設(shè)置簡單等特點(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。