1概述

近年來，具有完整的測量或控制功能的智能模塊不斷涌現(xiàn)，而此類模塊均需通過RS-232S或RS-485串行口與上位單片機(jī)或微機(jī)進(jìn)行通信，以構(gòu)成分級分布式測控系統(tǒng)，而現(xiàn)階段的大部分單片機(jī)僅有一個UART串口，很難滿足既與智能模塊通信又與上位微機(jī)進(jìn)行通信的要求?？v觀現(xiàn)有的串口擴(kuò)展方案，存在對單片機(jī)的軟硬件資源占用較多、編程繁復(fù)、串口擴(kuò)展數(shù)量較少、硬件電路復(fù)雜及成本較高等缺點，而利用UART多串口擴(kuò)展器SP2337可以很好地解決單片機(jī)多串口的擴(kuò)展問題。

2SP2337的主要特性及引腳功能

SP2337是采用低功耗CMOS工藝設(shè)計的UART多串口擴(kuò)展器，該器件可將一個高波特率的UART串口擴(kuò)展為三個較高波特率的UART串口，從而為系統(tǒng)需要多個串口時提供很好的解決方案，該器件的主要特性是：
 
       可將一個UART串口擴(kuò)展為三個UART串口；
　　全雙工異步工作，四個UART串口都為全雙工異步工作模式；
　　工作速率高，可達(dá)1200b/s～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，只需更改輸入時鐘頻率；
　　波特率誤差小，每個串口的數(shù)據(jù)輸出波特率誤差小于0.25％；
　　接收波特率范圍寬，要求每個串口數(shù)據(jù)波特率小于2.5％；
　　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％）；
　　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；
       可自動喚醒，任意串口的接收端有數(shù)據(jù)出現(xiàn)時自動喚醒；
　　寬工作電源電壓（2.4V～5.5V）；
　　低工作電流，典型工作電流為4.4mA。

該器件具有DIP型、SOIC型和SSOP型多種封裝形式。引腳排列如圖1所示。引腳功能見表1。

3應(yīng)用技術(shù)

在使用SP2337時應(yīng)遵循許多原則。

SP2337適用于串行數(shù)據(jù)為7位的應(yīng)用領(lǐng)域。

串口0—串口2為三個較高波特率的串口（子串口）。

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。如當(dāng)輸入時鐘頻率fos,cin為10MHz，串口3的波特率為19200b/s。串口0—2的波特率為19200b/s/4=4800b/s；如果需要在串口0—串口2上獲得波特率K，則需按以下公式改變時鐘頻率。

ADRI1、ADRI0為下行地址線，ADRI1ADRI0=00、01、10時，分別對應(yīng)子串口0，1，2，ADR1ADR0=11時為串口3的地址，同時，它也是SP2337的命令/數(shù)據(jù)口地址。

ADRO1、ADRO0為上行數(shù)據(jù)的串口地址線，ADRO1ADRO0=00、01、10時分別對應(yīng)子串口0、1、2，當(dāng)上位機(jī)的UART接收到由串口3發(fā)送的數(shù)據(jù)時，立即讀取地址線ADRO1和ADRO0的狀態(tài)，根據(jù)ADRO1和ADRO0的狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)由哪個串口發(fā)送。

喚醒條件為向串口0—串口3的任意一個數(shù)據(jù)接收端口寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)。由于SP2337的喚醒時間為25ms左右，故用于芯片喚醒的數(shù)據(jù)將不能夠被正確接收，因此，應(yīng)采用下面的芯片喚醒流程：先發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，用于喚醒芯片，延時25ms后再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。

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現(xiàn)數(shù)據(jù)快速可靠接收、發(fā)送。

如上位機(jī)只需要向一個串口發(fā)送數(shù)據(jù)，則可向該串口發(fā)送完一個字節(jié)數(shù)據(jù)，再向地址11（串口3的地址）連續(xù)發(fā)送四個字節(jié)“0X00”，其后再向需要發(fā)送數(shù)據(jù)的串口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)。再向串口3發(fā)送四個字節(jié)“0X00”，按此方式循環(huán)發(fā)送即可。

如果上位機(jī)需向兩個串口分別發(fā)送兩個數(shù)據(jù)塊，則可分別向兩個相應(yīng)的子串口發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后再向串口3發(fā)送四個字節(jié)的“0X00”，再分別將兩個數(shù)據(jù)塊的下一個字節(jié)發(fā)送到兩個子串口。

如果上位機(jī)有三個數(shù)據(jù)塊需要分別向三個子串口發(fā)送，則可先向三個子串口分別發(fā)送一個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，再向串口3發(fā)送兩個字節(jié)的“0X00”，再循環(huán)向3個子串口發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。

注意寫入串口3用于延時的數(shù)據(jù)只能是“0X00”，如果寫入其他數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。

SP2337數(shù)據(jù)發(fā)送過程如下：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。

SP2337可執(zhí)行的命令僅有兩條即復(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，則芯片執(zhí)行軟件復(fù)位，復(fù)位時間約為21.75ms，當(dāng)寫入的數(shù)據(jù)為“0X55”或“0XD5”時，則芯片進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

4具體應(yīng)用

利用SP2337可將僅具有一個UART串口的單片機(jī)擴(kuò)展為具有3個UART串口的單片機(jī)。下面以常用的AT89C51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，AT89C51的UART口與SP2337的串口3相連。串口3同時也作為命令/數(shù)據(jù)口。ADRI1和ADRI0與AT89C51的P2.3、P2.2口線相連，用于發(fā)送數(shù)據(jù)時相應(yīng)串口0—2的選擇，ADRO1和ADRO0與AT89C51的P2.1、P2.0口線相連，用于判別接收的數(shù)據(jù)來自串口0—2的哪一個。SP2337的時鐘頻率選為20MHz，此時，串口3的波特率為19200b/s，串口0—2的波特率為9600b/s。下面給出與上述電路配套的通信程序。程序采用C51編制。

#include <regh1.h>

5結(jié)束語

SP2337多串口擴(kuò)展器可廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、儀器儀表、智能家電、計算機(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、性價比高、工作速度高、波特率設(shè)置簡單等特點，是多串口應(yīng)用系統(tǒng)的良好解決方案。