嵌入式設備中串口是最常用、最簡單的接口，如何擴展CPU的串口，對于多功能嵌入式設備有著重要意義。SC16IS752是NXP公司推出帶I2C/SPI總線接口轉雙通道UART的轉換芯片，可提供高達5Mbit/s的速率，兼容廣泛使用的16C450，有利于軟件的移植和編寫。本文中微控制器采用NXP公司推出的LPC2214，基于16/32位ARM7TDMI-STM 的內核, 144腳封裝，極低的功耗, 特別適用于工業(yè)控制等。
SC16IS752的主要特性如下：
●工作電壓：3.3或2.5V, 工作溫度范圍：-40~+85°C,低功耗, 3.3V的睡眠電流小于30uA；
●兩個全雙工UART，64字節(jié)的FIFO，完全可編程的字符格式，RTS/CTS自動流控制;
●封裝小, 和CPU連接簡單,有HVQFN32和TSSOP28封裝可選。
本文采用SPI來擴展CPU串口, SC16IS752設置為從模式，下面介紹其的硬件特性。
1．SC16IS752的引腳功能和寄存器
圖一為SC16IS752的引腳排列，表一為各引腳的功能。
寄存器主要有發(fā)送寄存器(THR)、接收寄存器(RHR)、控制寄存器(FCR)、線控寄存器(LCR)、狀態(tài)寄存器(MCR)、MODEM狀態(tài)寄存器 (MSR)、中斷使能寄存器(IER)、中斷識別寄存器(IIR)、除數寄存器(DLH/DLL)、發(fā)送控制寄存器(TCR)、觸發(fā)點寄存器(TLR)、 I/O腳控制寄存器等。
２．SC16IS752中SPI時序圖
如下圖所示：
３． SC16IS752與LPC2214接口電路圖
圖四為擴展串口的部分電路圖。采用3線制的串口連線方式，用３.3V電源對SC16IS752供電，芯片封裝選用TSSOP28，晶體采用 1.8432MHZ, 震蕩電路由C3、 C4組成。SC16IS752硬件采用阻容復位，由R3、C2組成，也可采用微處理器的I/O口復位，筆者對兩種方法在實際中都試驗過。本文采用阻容復位，這樣可節(jié)省I/O 口，SC16IS752的pin15腳接到LPC2214的INT3上，這樣，既可以用中斷方式編寫軟件，也可以用掃描的方式。R4為上拉電阻，確保電平可靠。CPU的SPI1為主模式，用一個I/O連到SC16IS752的SELL1，需要注意的是LPC2214的第60腳SELL1必須接高電平，用R5作上拉電阻。R1、R2是為LPC2214內部FLASH啟動設置的。特別要注意 CPU的P0.14管腳的使用，FLASH boot裝載程序代碼是在CPU上電或復位時執(zhí)行，器件復位時，當P0.14為低電平，啟動ISP, 進行軟件更改；當不需要ISP功能時，接上拉電阻R6，使P0.14處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。CPU復位限于篇幅，未給出。
4．電平轉換
電平轉換采用SIPEX公司的SP3232E芯片，該芯片滿足EIA/TIA-232-標準。工作電壓為＋3.0V～5.5V, 另外，管腳提供了ESD保護。使得驅動器和接收器的管腳可承受±15KV人體放電模式和IEC1000-4-2氣隙放電模式。如下圖所示：
5．初始化寄存器
SC16IS752初始化寄存器的程序如下：
/*SC16IS752初始化*/
void init_is752(void) {
/*初始化SC16IS752第一個串口A.*/
write_is752_rega(IS752_CH_A,IS752_LCR,0xbf); write_is752_rega(IS752_CH_A,IS752_EFR,IS752_EFR_VAL);
write_is752_rega(IS752_CH_A,IS752_LCR,0x00);
/*設置SC16IS752 串口A 中斷.*/
write_is752_rega(IS752_CH_A, IS752_IER, IS752_IER_VAL);
write_is752_rega(IS752_CH_A, IS752_FCR, IS752_FCR_VAL);
write_is752_rega(IS752_CH_A, IS752_MCR, IS752_MCR_VAL);
write_is752_rega(IS752_CH_A, IS752_EFCR, IS752_EFCR_VAL);
/*初始化SC16IS752第二個串口B，同串口A，略. 清寄存器程序,略*/
} /* 寫數據 */
void write_is752_rega(unsigned char chx,unsigned char addr, unsigned char data){
unsigned char temp;
if((IS752_CH_A == chx) ||(IS752_CH_B == chx)){
CLR_IS752_CS;
temp = addr<<3;
temp |= chx;
spi_send_byte(SPI1,tmp);
spi_send_byte(SPI1,data); /*發(fā)送數據.*/
SET_IS752_CS;
}
}
/*讀數據*/
unsigned char read_is752_rega(unsigned char chx, unsigned char addr){
unsigned char temp;
if((IS752_CH_A == chx) ||(IS752_CH_B == chx)){
CLR_IS752_CS;
temp = addr<<3;
temp |= 0x80|chx;
spi_send_byte(SPI1,temp);
spi_send_byte(SPI1,0xff);
SET_IS752_CS;
return(S1SPDR);
}
}
SPI程序接口在其他書籍中有詳細介紹，在此不作描述（見參考文獻1）。
5. 結語
市場上有很多串口擴展芯片，我們以前也用過并口來擴展串口，如16C552，16C554等。SC16IS752與它們相比，連接簡單，功耗低，體積小，在實際應用中表現出很好的穩(wěn)定性，已用于我們的設計的產品中。同時它體積小，功耗低，在手持設備中將有廣闊的應用前景。
本文作者創(chuàng)新點: 1．只用CPU的5根口線就能擴展兩個串口，節(jié)約了CPU的資源;
2．體積小，功耗低，在手持設備中將有廣闊的應用前景；
3．連接簡單，穩(wěn)定性好。
參考文獻
1. 周立功等．ARM嵌入式系統基礎教程。北京：北京航空大學出版社．2005www
2. NXP公司SC16IS752 /SC15IS762 datasheet． Rev0.12-19 September 2005
3. 李春光等。嵌入式微處理器與FLASH閃存的接口設計實現，微計算機信息， (2006)07-2-0154-04
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