串口扩展芯片vk3214应用实例解析

          产品概述

         VK3214是UARTTM接口的4通道UART器件。VK3214实现UART桥接/扩展4个串口（UART）的功能。扩展的子通道的UART具备如下功能特点：每个子通道UART的波特率、字长、校验格式可以独立设置，最高可以提供1Mbps的通信速率。每个子通道可以独立设置工作在IrDA红外通信。VK3214采用SOP20绿色环保的无铅封装，可以工作在2.5～5.5V的宽工作电压范围，具备可配置自动休眠/唤醒功能。

　　应用领域

　　车载信息平台/车载GPS定位系统

　　远传自动抄表（AMR）系统

　　POS/税控POS/金融机具

　　串口扩展芯片vk3214应用

　　1、VK32XX系列UART产品在税控POS中的应用

　　VK32系列产品在嵌入式税控POS平台设计中的应用

　　税控POS机是一个控制密集形的嵌入式系统，需要控制大量外设。其基本配置要求的串口打印机，MODEM，RS-485网络接口，以及税控IC卡（异步卡）都工作在基于UART的串行通信方式。同时，大量的外设如密码键盘，条码扫描器，条码称，接触IC卡/非接触IC卡读卡器，磁卡读卡器，串口显示屏等设备都是通过RS-232串口与POS机相连。

　　采用VK32XX系列UART器件，可以根据MCU/CPU的接口特性，选择SPI/8位并行总线/UART进行灵活的UART串口扩展。该方案与采用目前GPIO来模拟串口的方案相比，占用CPU的I/O和资源都很少，即使普通的8位MCU也可以胜任。同时，扩展的子串口都是标准的硬件UART，使得数据传输也更加可靠。

　　2、 VK32XX系列UART器件在远程自动抄表系统中的应用

　　如图所示，远传自动抄表系统由远传表和集中抄表器以及MODEM等部分组成。在远传表中，应用VK3212双串口扩展IC将单片机的一个UART扩展成两个UART，扩展出来的两个串口UART1和UART2分别接RS-485/M-BUS接口和红外接口。VK3212的UART1设置为RS-485自动收发和RS-485网络模式，可以无需MCU的控制，自动完成RS-485/M-BUS的数据自动收发和自动网络地址识别。VK3212的UART2设置为红外模式，用于连接远传表的红外设置窗口。

　　在集中抄表器中，用一片SPI接口的4通道UART器件VK3234将扩展出4个子串口UART，MCU通过SPI总线与VK3234相连。VK3234的子串口UART设置为RS-485自动收发模式，每个子通道UART控制的RS-485/MBUS收发器通过RS-485/M-BUS总线连接最多250个远传表。一个基于VK3234的集中抄表器可以实现最多1000个远传表的数据读取。

　　由于是通过SPI接口扩展的串口，集中抄表器单片机自身的串口可以连接PSTN/GSM MODEM将集抄数据传给远程服务器。

　　3 VK3224 SPI接口系列UART器件在嵌入式车载信息平台中的应用

　　VK3233主接口有SPI和UART两种接口可以选择。嵌入式平台中的DSP/CPU通过SPI/UART接口与VK3233相连，VK3233扩展出来的三个子串口分别连接GPS模块，倒车雷达模块和GSM/ CDMA模块。MODEM控制线连接GSM/CDMA MOMEM。整个嵌入式系统共用一个显示设备，有效的节省了车内有限的空间。

　    最近一个项目需要用到3个串口，但是用的MCU只有2个串口，选择多串口的单片机成本太高，最后打算用串口扩展芯片VK3214扩展2个串口。

　　VK3214可以用单片机的一个串口扩展出4个子串口，每个子串口都可以单独设置波特率。

　　脚位图如下：

　　

　　MRX，MTX分别接单片机一个串口的TX，RX。RXn，TXn 为扩展的4个子串口。

　　每个子串口有16字节的发送FIFO，16字节的接收FIFO。当发送FIFO触发点中断使能时，发送FIFO中的数据小于设定的触发点时产生相应的中断。当接收FIFO触发点中断使能时，接收FIFO中的数据大于设定的触发点时产生相应的中断。

　　中断脚IRQ低电平有效，注意不是下降沿有效。IRQ接单片机的中断脚，中断脚接单片机的外部中断脚INT，INT要设置为低电平有效。因为是低电平有效，在进入中断程序后，要禁止外部中断，中断处理完后再开外部中断。

　　例如当接收FIFO中断使能，触发点设置为1，那么在接收FIFO中的数据大于1时，IRQ变低，产生中断，此时进入中断程序，在中断程序中要读完FIFO中的全部数据，接收FIFO的数据变为0时，IRQ才变为高。如果没读完FIFO退出中断，IRQ仍会为低，退出中断后，马上又进入中断程序，导致其它程序不能执行。

　　初始化VK3214时，要初始化完后再使能单片机的外部中断，否则会因为IRQ一直为低，导致程序一直运行外部中断程序，其它程序无法运行。

　　初始化程序如下：

　　void Vk3214_Init（void）{

　　uchar i;

　　FREEDOG;

　　VK3214_RST=1;

　　delay（10）;

　　VK3214_RST=0;

　　delay（10）;

　　VK3214_RST=1;

　　delay（10）;

　　write_reg（1，SCTLR，0x38）; //串口1波特率设置为9600，使能串口1

　　write_reg（2，SCTLR，0x38）;//串口2ㄌ芈噬柚梦？600，使能串口1

　　//write_reg（3，SCTLR，0x30）;//禁止串口3

　　//write_reg（4，SCTLR，0x30）;//禁止串口4

　　//write_reg（0，SCONR，0x00）;

　　//write_reg（1，SCONR，0x00）;

　　//write_reg（2，SCONR，0x00）;

　　//write_reg（3，SCONR，0x00）;

　　//write_reg（0，SFWCR，0x00）;

　　//write_reg（1，SFWCR，0x00）;

　　//write_reg（2，SFWCR，0x00）;

　　//write_reg（3，SFWCR，0x00）;

　　write_reg（1，SFOCR，0xcf）;//接收FIFO触点控制1BYTE

　　//i = read_reg（1， SFOCR）;

　　//SENDCOM1（&i，1）;

　　write_reg（2，SFOCR，0xcf）;

　　//write_reg（2，SFOCR，0xcc）;

　　write_reg（1，SIER，0x01）;//使能接收FIFO触点中断，禁止发送FIFO触点中断

　　write_reg（2，SIER，0x01）;

　　//write_reg（2，SIER，0x00）;

　　//write_reg（3，SIER，0x00）;

　　//write_reg（0，SIFR，0x00）;

　　//write_reg（1，SIFR，0x00）;

　　//write_reg（2，SIFR，0x00）;

　　//write_reg（3，SIFR，0x00）;

　　write_reg（1，GIR，0X30）;//使能串口1， 2中断

　　while（read_reg（1，SFSR））//读完串口1，2接收FIFO中的数据

　　read_reg（1，SFDR）;

　　while（read_reg（2，SFSR））

　　read_reg（2，SFDR）;

　　write_reg（1，GUCR，0X10）;//主串口波特率设为38400

　　AUXR=0x14;///S2使用独立波特率发生器，S2波特率不加倍BRTX12设为1

　　BRT=0xf7;//0xee;//0xf7;//设置波特率38400

　　delay（10）;

　　}

　　为保证及时接收到扩展串口的数据，接收FIFO触发点中断设置为1，即接收到1个字节就产生中断，发送因为是单片机控制，不用设置触发点中断。

　　void uart_sendByte（unsigned char dat）

　　{

　　S2BUF=dat;

　　while（！（S2CON & 0x02））; //waite for data to transmit completely

　　S2CON &= 0xFD;

　　}

　　//通过串口发送1个字节的数据，dat为发送的数据

　　unsigned char uart_recByte（void）

　　{

　　unsigned char rec=0;

　　while（！（S2CON & 0x01））; //waite to recieve data in SBUF0

　　rec=S2BUF;

　　S2CON &= 0xFE;

　　return rec;

　　}

　　//接收一个字节的数据，函数返回读取到的数据

　　unsigned char read_reg（unsigned char port，unsigned char reg）

　　{

　　uchar i;

　　EX1 = 0; //此处关外部1中断，避免在读写寄存器时，串口芯片接收到数据引起外部中断，在外部中断调用相同的寄存器会导致死机

　　uart_sendByte（（（port-1）《《4）+reg）;

　　i = uart_recByte（）;

　　EX1 = 1;

　　return i;

　　}

　　//读取寄存器的值，port为子串口的路数，reg为寄存器的地址，返回值是寄存器的值

　　void write_reg（unsigned char port，unsigned char reg，unsigned char dat）

　　{

　　EX1 = 0;

　　uart_sendByte（0x80+（（port-1）《《4）+reg）;

　　uart_sendByte（dat）;

　　EX1 = 1;

　　}

　　从上面的函数可以看出，单片机的串口控制VK3214的串口，读写都是先发送VK3214的寄存器地址，然后再读写数据，所以如果单片机的串口和扩展的子串口的波特率设置成一样，会导致子串口接收FIFO溢出，再考虑到用单片机的一个串口控制2-4个子串口，所以单片机的串口波特率一定要是子串口波特率的倍数，我现在扩展2个串口，子串口的波特率为9600，所以我把单片机串口的波特率设置为38400，是子串口的4倍。倍数要考虑好，太慢会导致接收FIFO溢出，太快会导致发送FIFO的数据还没发出去，有送进来新的数据，发送FIFO溢出。

　　VK3214复位后根据外接的晶振，主，子串口都有默认的波特率，单片机上电后先把波特率设为和VK3214主串口波特率一样，初始化VK3214完成后，在改变VK3214的主串口波特率和单片机串口的波特率。见初始化程序的最后部分。

　　接下来关键的部分是外部中断程序的处理。程序如下：

　　void Int1Init（void） interrupt 2

　　{

　　uchar x，i，j，z;

　　EX1 = 0;

　　uart_sendByte（GIR）;

　　i=uart_recByte（）;

　　FREEDOG;

　　if（i&0x01）

　　{

　　uart_sendByte（（0《《4）+SSR）;

　　z=uart_recByte（）;

　　z&=0x01;

　　while（z==0）

　　{

　　uart_sendByte（（0《《4）+SFDR）;

　　com2rev［com2revidx++］ = uart_recByte（）;

　　FREEDOG;

　　if（com2revidx》=COM2_MAX）com2revidx=0;

　　uart_sendByte（（0《《4）+SSR）;

　　z=uart_recByte（）;

　　z&=0x01;

　　}

　　}

　　if（i&0x02）

　　{

　　uart_sendByte（（1《《4）+SSR）;

　　z=uart_recByte（）;

　　z&=0x01;

　　while（z==0）

　　{

　　uart_sendByte（（1《《4）+SFDR）;

　　com3rev［com3revidx++］ = uart_recByte（）;

　　FREEDOG;

　　if（com3revidx》=COM3_MAX）com3revidx=0;

　　uart_sendByte（（1《《4）+SSR）;

　　z=uart_recByte（）;

　　z&=0x01;

　　}

　　}

　　EX1 = 1;

　　}

　　进入中断后先判断是哪个子串口产生的中断，如果是子串口1产生的接收中断，那么读子串口1的寄存器SSR，看接收FIFO是否为空，不为空就一直读子串口1的接收FIFO，直到FIFO为空。中断程序中一定要把接收FIFO的数据读完，因为我设置的接收FIFO触发点数据为1。如果不读完退出中断，IRQ仍然会为低，还会继续进入中断程序。读完后，IRQ才变为高。