SP2328串口擴展專(zhuān)用芯片及其與單片機的接口電路

摘   要:   本文介紹一種新型的單片機串口擴展芯片的功能特性以及與單片機接口的應用。
關(guān)鍵詞： 單片機；  多串口通信  
在設計由多個(gè)單片機組成的數據采集電路時(shí)，一般要用多個(gè)串口在各個(gè)單片機之間進(jìn)行數據通信。為了解決單片機擴展多個(gè)串口的問(wèn)題，以前大多采用多片AT89C2051來(lái)實(shí)現多串口通信。每個(gè)AT89C2051用并口與上位機連接，再通過(guò)AT89C2051的串口與下位機串口連接。這種電路設計，單片機編程比較復雜，整個(gè)電路的調試也比較麻煩，可靠性不是很高。一種新開(kāi)發(fā)的SP2328串口擴展芯片很好的解決了上述問(wèn)題。
SP2328是成都視普科技公司的串行口擴展專(zhuān)用芯片，能將普通單片機(如:AT89C2051、AT89C51等)的一個(gè)串口(UART)擴展為三個(gè)串口。它主要解決了大多數8位、16位以及32位單片機UART串口太少的問(wèn)題，擴大了單片機的使用范圍。同時(shí)，SP2328串行口擴展專(zhuān)用芯片也很好地解決了許多在使用雙串口的單片機時(shí)，串口復雜的配置問(wèn)題，能大大縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本以及生產(chǎn)成本。

圖1  DIP和SOIC封裝（左）    圖2 SSOP封裝（右）

SP2328的功能特性
SP2328有四個(gè)UART串口，其中包括一個(gè)母串口和三個(gè)子串口。母串口和所有子串口都為全雙工工作模式，所有串口允許同時(shí)接收、發(fā)送串行數據。串口0~串口2為子串口，每個(gè)子串口的工作速率為75bps~4800bps。串口3為母串口，它的數據傳輸速率是子串口的4倍。串口3接收到串行數據后，SP2328芯片根據收到的地址信號，把數據通過(guò)相應的子串口發(fā)送出去。子串口收到串行數據后，把數據通過(guò)串口3發(fā)送出去，同時(shí)給出相應的子串口地址。串口0~串口2的波特率的設置很簡(jiǎn)單，不需要用軟件設置，只要改變輸入時(shí)鐘的頻率即可。波特率按以下公式計算：

K=2400*f(osc)/8.0(bps)

其中f(osc)<=16.0MHZ
SP2328的直流工作電壓為2.4V~5.5V，典型電流為3.7mA，帶有節電模式。
圖1和圖2是SP2328芯片的管腳排列圖。
ADRI0、ADRI1  為串口3接收下行數據時(shí)的串口地址線(xiàn)，“00”、“01”、“10”分別對應：串口0、串口1、串口2的地址；“11”為串口3的地址。當上位機要向某一個(gè)子串口連接的下位機發(fā)送數據時(shí)，首先要將ADRI0、ADRI1置成響應的地址狀態(tài)，再將數據發(fā)送到串口3即可。
ADRO0、ADRO1  為串口3發(fā)送上行數據時(shí)的串口地址線(xiàn)，“00”、“01”、“10”分別對應：串口0、串口1、串口2的地址。當上位機的串口接收到串口3送來(lái)的數據時(shí)，立刻讀取地址線(xiàn)ADRO0、ADRO1的狀態(tài)，根據地址線(xiàn)ADRO0、ADRO1的狀態(tài)即可判斷出接收到的數據是由哪個(gè)串口上傳的。

圖3  SP2328與單片機的接口電路

SP2328與單片機的接口舉例
圖3是單片機數據采集電路中SP2328與單片機的接口電路。AT89C51的串口與SP2328的串口3連接，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分別連接ADRI0、ADRI1、ADRO0、ADRO1，作為設置和讀取子串口的地址用。三個(gè)子串口分別連到三個(gè)下位機的串口。串口0、串口1、串口2的波特率為：
 K=(2400*16)/8=4800(bps)
串口3的波特率：
 K3=4*K=4*4800=19200(bps)
AT89C51串口的波特率也必須設置成19200bps。
由于SP2328通電后自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，不需要用程序設置，所以編寫(xiě)串口程序比較簡(jiǎn)單方便。

需要注意的問(wèn)題
?在選擇晶振頻率時(shí)，要嚴格使單片機串口的波特率與SP2328的波特率相一致，晶振頻率要穩定，否則容易使SP2328芯片接收到的數據和發(fā)送出去的數據都是錯誤的。
?由于母串口3的速度是其它子串口的4倍，即子串口發(fā)送一個(gè)字節的時(shí)間母串口可以發(fā)送4個(gè)字節，所以如果串口3向子串口發(fā)送一個(gè)字節后，串口3沒(méi)有向其他子串口發(fā)送另外的4個(gè)字節，而立即再向原子串口發(fā)送數據，子串口的數據將溢出。因此，必須在它們之間加上4個(gè)以上的字節用于延時(shí)(母串口向其他另外的子串口發(fā)送數據，相當于延時(shí)一個(gè)字節)。
?上位機收到母串口上行的數據后要及時(shí)讀取上行數據的地址信息(上行數據的地址信息可以在上行數據的停止位結束后保持6bit的時(shí)間長(cháng)度)。使上位機能準確收到子串口的串行數據。
?上位機向母串口發(fā)送數據前，先要向SP2328發(fā)送子串口的地址信號。

結語(yǔ)
采用SP2328芯片擴展單片機串口，為單片機的多串口通信提供了一個(gè)很好的解決方案。它與使用雙串口單片機和使用多片AT89C2051擴展串口等方案相比，編程簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低?！?/p>

參考文獻
1 余永權.《Flash單片機原理及應用》 .北京：電子工業(yè)出版社. 1997,10
2  SP2328數據應用手冊.成都視普科技有限公司