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VK3X多总线UART在嵌入式手持设备中扩展串口及Linux驱动设计
作者： 来源： 时间：2015-02-04 08:53:44浏览量：
摘要： 本文介绍了一种基于VK3X芯片实现嵌入式手持设备扩展串口的设计方案，并插件电感给出了嵌Linux下驱动设计的方法和编程参考。
关键字： 嵌入式手持设备VK3XUART串口扩展Linux驱动
随着嵌入式手持设备的功能增强，CPU/DSP需要与更多的功能模块连接，常见的诸如蓝牙模块，GPS模块，GSM模块，红外模块，读卡器模块等大多采用UART与CPU接口，而目前的CPU大多只提供2-3个串口，在设计中往往还需要留一个UART作为调试口，实际只有1-2个UART能用于连接外设模块，因此需要对CPU进行UART串口扩展。
传统的UART芯片因为尺寸，功耗等原因并不能完全满足手持设备的需要。考虑到手持设备对芯片的尺寸，功耗均有较严格的要求，本设计中选用专门为手持设备提供的1.8v低电压VK3X系列QFN封装UART产品作为串口扩展芯片。
1.VK3X系列低电压UART器件的功能特点及原理架构介模压电感绍：
低电压版的VK3X系列UART支持1.8V-3.3V工作电压，-45℃到+85℃工作温度，每个子通道支持最高1Mbps的传输速率，支持休眠及自动唤醒功能，最低休眠电流仅为90uA。采用QFN24（4x4x0.8mm）和QFN32(5x5x0.8mm)超小封装，完全满足手持设备的设计要求。
VK3X系列UART的原理框图如下
VK3X系列内部结构包括主机接口，子通道部分，MODEM控制逻辑，中断控制逻辑几部分。
主机接口为VK3X与CPU/DSP相连的接口，通过M1，MO模式选择信号线，可以分别选择8位并行总线，SPI总线，UART,IIC四种接口模式与主机相连。
MODEM控制逻辑用于与MODEM相连时的状态信号线的监控和控制。
中断控制逻辑用于产生和控制各种内部中断。
时钟发生器为芯片的提供时钟，可以用CLKSEL引线选择从晶振还是外部时钟源获取时钟。
多主机总线接口可以根据实际设计需要选择配置。
2．基于VK3X的嵌入式手持设备扩展串口硬件设计：
2.1UART、IIC总线扩展低速串口设计（手持GPS设备）
VK3X的UART主机接口模式创新的实现了将一个标准3线异步串口（UART）扩展成为2～4个通道的串口（UART），为需要扩展串口的嵌入式系统提供了一个最简洁的解决方案，应用于对速度要求不高的现共模电感有方案扩展升级多串口的应用中。
IIC总线主机接口模式实现了IIC扩展桥接2-4个通道的UART，适合对串口速度要求不高，MCU的IO有限的应用（如GPS）中。
本设计中采用VK302扩展2路低速串口，主接口有IIC和UART两种接口可以选择。嵌入式平台中的DSP/CPU通过IIC或UART总线与VK302相连，扩展出来的二个子串口分别连接低速的GPS模块和触摸屏模块。
2.2SPI总线扩展高速串口设计（GPS智能手机）
SPI总线主机接口模式可以通过高速的SPI同步串行口扩展2-4个通道的高速串口UART，广泛应用于带SPI同步串行接口的CPU,DSP扩展高速UART串口设计。
本设计中VK304主机接口工作在最高5Mbps的SPI总线从模式下，扩展出的4个子串口分别连接蓝牙模块（920kbps）,红外收发器（115.2kbps）,CDMA/GPRS模块（230kbps）,GPS模块（9.6kbps）。在设计中，为保证数据传输的可靠性，CDMA/GPRS于VK3X之间应用了硬件流量控制机制，通过RTS1,CTS1来实现硬件流量控制。
2.3SPI/8位并行总线扩展高速串口及IO(智能双模手机)
VK3X的8位并行总线接口模式针对嵌入式产品特点，采用了管脚复用设计减少了引脚，并通过精简寄存器结构设计简化软件设计，可以替代16C55X系列产品应用于8位，16位，32位CPU扩展外部串口。用于并口输入的IO也可以复用为GPIO，为系统提供IO扩展功能。适用于同时需要串口扩展和IO扩展的系统中。
在本设计中使用VK3368进行串口扩展和IO扩展。在双模手机设计中，需要同时连接CDMA和GPRS两种无线模块，在CPU与模块之间，除了TX、RX、RTS、CTS之外，还需要连接DTR、DCD等握手信号。DCD信号东莞电感器用于模块是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知模块传送工作已经结束（挂断）。此处通过VK一体电感3368扩展出的GPIO实现握手信号的连接。
3．VK3X系列UART在Linux下的串口驱动设计 扁平线圈电感制造厂
关键字： 嵌入式手持设备VK3XUART串口扩展Linux驱动
随着嵌入式手持设备的功能增强，CPU/DSP需要与更多的功能模块连接，常见的诸如蓝牙模块，GPS模块，GSM模块，红外模块，读卡器模块等大多采用UART与CPU接口，而目前的CPU大多只提供2-3个串口，在设计中往往还需要留一个UART作为调试口，实际只有1-2个UART能用于连接外设模块，因此需要对CPU进行UART串口扩展。
传统的UART芯片因为尺寸，功耗等原因并不能完全满足手持设备的需要。考虑到手持设备对芯片的尺寸，功耗均有较严格的要求，本设计中选用专门为手持设备提供的1.8v低电压VK3X系列QFN封装UART产品作为串口扩展芯片。
1.VK3X系列低电压UART器件的功能特点及原理架构介模压电感绍：
低电压版的VK3X系列UART支持1.8V-3.3V工作电压，-45℃到+85℃工作温度，每个子通道支持最高1Mbps的传输速率，支持休眠及自动唤醒功能，最低休眠电流仅为90uA。采用QFN24（4x4x0.8mm）和QFN32(5x5x0.8mm)超小封装，完全满足手持设备的设计要求。
VK3X系列UART的原理框图如下
VK3X系列内部结构包括主机接口，子通道部分，MODEM控制逻辑，中断控制逻辑几部分。
主机接口为VK3X与CPU/DSP相连的接口，通过M1，MO模式选择信号线，可以分别选择8位并行总线，SPI总线，UART,IIC四种接口模式与主机相连。
MODEM控制逻辑用于与MODEM相连时的状态信号线的监控和控制。
中断控制逻辑用于产生和控制各种内部中断。
时钟发生器为芯片的提供时钟，可以用CLKSEL引线选择从晶振还是外部时钟源获取时钟。
多主机总线接口可以根据实际设计需要选择配置。
2．基于VK3X的嵌入式手持设备扩展串口硬件设计：
2.1UART、IIC总线扩展低速串口设计（手持GPS设备）
VK3X的UART主机接口模式创新的实现了将一个标准3线异步串口（UART）扩展成为2～4个通道的串口（UART），为需要扩展串口的嵌入式系统提供了一个最简洁的解决方案，应用于对速度要求不高的现共模电感有方案扩展升级多串口的应用中。
IIC总线主机接口模式实现了IIC扩展桥接2-4个通道的UART，适合对串口速度要求不高，MCU的IO有限的应用（如GPS）中。
本设计中采用VK302扩展2路低速串口，主接口有IIC和UART两种接口可以选择。嵌入式平台中的DSP/CPU通过IIC或UART总线与VK302相连，扩展出来的二个子串口分别连接低速的GPS模块和触摸屏模块。
2.2SPI总线扩展高速串口设计（GPS智能手机）
SPI总线主机接口模式可以通过高速的SPI同步串行口扩展2-4个通道的高速串口UART，广泛应用于带SPI同步串行接口的CPU,DSP扩展高速UART串口设计。
本设计中VK304主机接口工作在最高5Mbps的SPI总线从模式下，扩展出的4个子串口分别连接蓝牙模块（920kbps）,红外收发器（115.2kbps）,CDMA/GPRS模块（230kbps）,GPS模块（9.6kbps）。在设计中，为保证数据传输的可靠性，CDMA/GPRS于VK3X之间应用了硬件流量控制机制，通过RTS1,CTS1来实现硬件流量控制。
2.3SPI/8位并行总线扩展高速串口及IO(智能双模手机)
VK3X的8位并行总线接口模式针对嵌入式产品特点，采用了管脚复用设计减少了引脚，并通过精简寄存器结构设计简化软件设计，可以替代16C55X系列产品应用于8位，16位，32位CPU扩展外部串口。用于并口输入的IO也可以复用为GPIO，为系统提供IO扩展功能。适用于同时需要串口扩展和IO扩展的系统中。
在本设计中使用VK3368进行串口扩展和IO扩展。在双模手机设计中，需要同时连接CDMA和GPRS两种无线模块，在CPU与模块之间，除了TX、RX、RTS、CTS之外，还需要连接DTR、DCD等握手信号。DCD信号东莞电感器用于模块是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知模块传送工作已经结束（挂断）。此处通过VK一体电感3368扩展出的GPIO实现握手信号的连接。
3．VK3X系列UART在Linux下的串口驱动设计 扁平线圈电感制造厂
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如果体积还要小。