基于SPI的多串口扩展方案

基于SPI的多串口扩展方案（1扩8）

前言

随着电子技术的发展，以微处理器（MCU），PC机组成的主从分布式测控系统已成为当今复杂的测控系统的典型解决方案。单片机以其独特的串口通信功能为主，从设备之间的数据传输提供了便利。但是51系列单片机只提供了一个全双工的串行通信接口，这对于一个实时性要求较高，测控功能复杂的系统而言是一个美中不足之处。在我们设计的智能密集测控系统中，就需要测控工具有多个实时全双工的串行通信接口。我们现在只能是选择有多个串口的单片机或者是进行串口扩展，选择多串口的单片机肯定成本比较高，而且局限性比较大；那么最好的方案还是进行串口扩展。根据本人的对多款串口扩展芯片在性能、价格上的比较，个人认为维肯电子的VK3266这款串口扩展芯片还是相当不错的，下面我们就也VK3266来对单片机的串口进行扩展。以单片机的一个串口，扩展为4个全双工的串口。

1、系统原理框图

2、 硬件原理图

硬件原理框图介绍：本设计主要依赖的硬件是2块VK3224串口扩展芯片实现一个spi 接口扩展8个uart 接口，外部电路实现简单。主要是晶振电路，复位电路，spi 接口电路。

3、VK3224芯片介绍

1.产品概述

VK3224是SPI TM接口的4通道UART器件。VK3224实现SPI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。

每个子通道具备收/发独立的16 BYTE FIFO，FIFO的中断为4级可编程条件触发点。

VK3224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。

[注]：SPI TM为MOTOLORA公司的注册商标。

2.基本特性

2.1 总体特性

低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式

宽工作电压设计，工作电压为 2.5V～5.5V

精简的配置寄存器和控制字，操作简单可靠

提供工业级和商业级产品

高速CMOS工艺

采用符合绿色环保政策的SOP20无铅封装

2.2 扩展子通道UART特性

子通道串口独立配置，高速、灵活：

每个子串口为全双工，每个子串口可以通过软件开启/关闭

波特率可以独立设置，子串口最高可以达到1M bit/s (5V工作电压)

每个子串口字符格式包括数据长度、停止位数、奇偶校验模式可以独立设置

完善的子串口状态查询功能

FIFO功能：

每个子串口具备独立的16级9Bits发送FIFO，发送FIFO具备4级可编程触发点

每个子串口具备独立的16级9Bits接收FIFO，接收FIFO具备4级可编程触发点

软件FIFO使能和清空

FIFO状态和计数器输出

错误检测：

支持奇偶校验错，数据帧错误及溢出错误检测

支持起始位错误检测

内置符合SIR标准的IrDA红外收发编解码器，传输速度可达115.2K bit/s 2.3 SPI主接口特性

最高速度5M bit/s

仅支持SPI从模式

16位，SPI模式0

3.应用领域

多串口服务器/多串口卡

工业/自动化现场RS-485控制

无线数据传输

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

DSP/嵌入式系统

4.原理框图

图4.1 VK3224 原理框图

5.封装引脚5.1封装图

OSCO

VCC

RX3

TX3

RX1

TX1

GND

RX2

TX2

5.2 引脚描述

RS-232多串口扩展器件SP2538及其应用

RS-232多串口扩展器件SP2538及其应用摘要：SP2538是采用低功耗CMOS工艺生产的专用串行口（RS232）扩展芯片，它可将单片机或DSP等原有的单UART串口扩展至５个全双工UART口，从而解决了此类器件串口太少的问题。文中介绍了SP2538的性能特点，引脚功能及应用方法，并以单片机为例给出了多串口扩展的硬件电路及相应的通信程序。关键词：RS-232；串口扩展；单片机；SP2538１概述ＳＰ２５３８是专用低功耗串行口扩展芯片，该芯片主要是为解决当前基于ＵＡＲＴ串口通信的外围智能模块及器件较多，而单片机或ＤＳＰ原有的ＵＡＲＴ串口又过少的问题而推出的。利用该器件可将现有单片机或ＤＳＰ的单串口扩展至５个全双工串口。与其它具有多串口的单片机或串口扩展方案相比，采用ＳＰ２５３８实现的多串口扩展方案，具有扩展串口数量多、对扩展单片机的软硬件资源占用少、使用方法简单、待扩展串口可实现较高的波特率、成本低廉、性价比高等优点。同时，它还具有如下特点：●可将单ＵＡＲＴ串口扩展为５个ＵＡＲＴ串口；●工作速率范围宽，５个子串口可产生２４００ｂｐｓ～９６００ｂｐｓ之间的任意波特率；●可全双工工作，母串口和所有子串口都支持全双工ＵＡＲＴ传输模式；●工作电源电压范围宽：３．３Ｖ～５．５Ｖ；●典型工作电流为４．６ｍＡ(子串口速率为９６００ｂｐｓ、ＶＣＣ为３．３Ｖ时)； ●资源占用少，除占用上位机原有串行口中断外，不占用任何中断资源；●具有节电模式，进入节电模式后，其典型静态电流约８μＡ；●上位机发送数据可自动唤醒；●输出误差小，所有子串口的输出波特率误差均小于０．０８％；●误码率低于１０－９（所有串行口数据输入波特率误差小于等于±２％）；●接收范围宽，波特率误差小于２．５％时，子串口即可完全正确接收；母串口的接收范围更宽，并可自适应５６０００ｂｐｓ和５７６００ｂｐｓ两种标准波特率（ｆｏｓｃ—ｉｎ为２０．０ＭＨｚ时）；●可用上位机进行监控，并具有上电复位和看门狗监控输出，适用于没有看门狗或需要更多重监控的高可靠上位机程序监控系统。２引脚功能ＳＰ２５３８具有双列直插ＤＩＰ及双列贴片ＳＯＩＣ两种封装形式。后缀为ＳＰ２５３８ｘｘＨ的复位时输出高电平而后缀为ＳＰ２５３８ｘｘＬ的复位时输出低电平，可分别适用高、低电平复位的单片机。图１给出了ＤＩＰ封装高电平复位ＳＰ２５３８ＤＰＨ的外形及引脚排列图，各引脚的功能说明列于表１。[!--empirenews.page--]表1 SP2538引脚说明引脚名称引脚编号引脚类型引脚描述TX5～TX01、3、5、7、9、14Output 串口5～串口0数据发送（连接上位机RX口）RX5～RX02、4、6、8、10、13Input串口5～串口0数据接收（连接上位机TX口）VCC111- - -电源1（逻辑电路电源）+RST12Output复位控制输出（适用于高电平复位的MCU）VCC215- - -电源2（时钟电路电源）GND16- - -电源地OSCI17Input时钟输入（用于波特率发生器等）OSCO18Output时钟输出ADRI0～ADRI219～21Input母串口（RX5）数据接收地址0～2ADRO0～ADRO222～24Output母串口（RX5）数据发送地址0～2３应用说明３．１母串口收发数据过程与时序（１）上位机接收来自母串口的数据上位机从母串口接收到一个字节数据后，会立即读取ＳＰ２５３８的输出地址ＡＤＲＯ２～ＡＤＲＯ０（编码方式为：８－４－２－１码），然后根据输出地址的编码即可判断接收到的数据来自哪个子串口，上位机接收来自母串口的数据时序如图２所示。（２）上位机向母串口发送数据发送数据时，上位机首先通过串口写入欲发送数据的子串口号，即先由上位机的串口发送数据地址ＡＤＲＩ２～ＡＤＲＩ０（编码方式：８－４－２－１码），然后将欲发送的数据由上位机串口发出。需要注意的是：母串口的波特率是子串口的６倍，即上位机在连续向母串口发送６个字节的时间内，子串口才能发送完一个字节。上位机向母串口发送数据的时序如图３所示。表２列出了ＳＰ２５３８的操作时限要求。表2 SP2538操作时限时限内容说明最小值典型值最大值Tpwr-up上电复位延时150ms……Treset芯片指令复位时间……50μsTwdt-rst看门狗溢出复位脉冲宽度80ms……Taddr-in数据接收地址保持时间10ns……Twake-up芯片唤醒延时……9msTaddr-hold数据发送地址保持时间（2/fosc-in）ms……Twdt-over看门狗溢出周期800ms……３．２其它说明母串口和所有子串口内部均具

串口扩展,uart扩展,串口扩展485接口

串口扩展方案 基于VK3366的串口扩展串口方案 二、技术领域 电子信息 通信工程 三、现有技术的技术方案 3.1 软件模拟法： 可根据串行通讯的传送格式，利用定时器和主机的I/O口来模拟串行通讯的时序，以达到扩展串口的目的。接收过程中需要检测起始位，这可以使用查询方式或者在端口具有中断功能的主机中也可以使用端口的中断进行处理。接收和发送过程中，对定时的处理既可以使用查询方式也可以使用定时器中断方式。为了确保数据的正确性，在接收过程中可以在检测异步传输的起始信号处加上一些防干扰处理，如果是无线传输系统，在接收每个位时可以采用多次采样。对于有线系统来说，1次采样就够了，软件模拟串口还是有它自身的一些不足，面临着采样速度比较慢，采样方式还是不如硬件采样方式准确，抗干扰能力也差很多。 3.2基于TL16C554的串行口扩展 TL16C554是TI公司生产的4通道异步收发器集成芯片。对TL16C554串行通道的控制，是通过对控制寄存器LCR、IER、DLL、DLM、MCR和FCR编程来实现的。这些控制字决定字符长度、停止位的个数、奇偶校验、波特率以及调制解调器接口。控制寄存器可以任意顺序写入，但是IER必须最后一个写入，因为它控制中断使能，如果后面还需要调整数据格式，波特率这些就比较困难，操作也不够灵活。串行通道内的波特率发生器(BRG)允许时钟除以1至65535之间的任意数，BRG根据其不同的三种通用频率中的一种来决定标准波特率。 3.3 基于GM8123/25系列芯片的串行口扩展 GM8123/25系列串口扩展芯片可以全硬件实现串口扩展，通讯格式可设置，并与标准串口通讯格式兼容。GM8125可扩展5个标准串口，通过外部引脚选

详解SPI总线应用

详解SPI总线规范 SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。 SPI概述 SPI：高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行. SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCX X系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200. SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASH RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。 SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。 （1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入 （2）SDI –主设备数据输入，从设备数据输出 （3）SCLK –时钟信号，由主设备产生 （4）CS –从设备使能信号，由主设备控制 其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。 要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。

一文了解SPI总线工作原理应用案例

一文了解SPI总线工作原理应用案例 一文了解SPI总线工作原理应用案例将微控制器连接到传感器，显示器或其他模块时，您是否考虑过两个设备之间如何通信?他们到底在说什么?他们如何能够相互理解? 电子设备之间的通信就像人类之间的通信，双方都需要说同一种语言。在电子学中，这些语言称为通信协议。幸运的是，在构建大多数DIY电子项目时，我们只需要了解一些通信协议。在本系列文章中，我们将讨论三种最常见协议的基础知识：串行外设接口(SPI)，内部集成电路(I2C)和通用异步接收器/发送器(UART)驱动通信。 首先，我们将从一些关于电子通信的基本概念开始，然后详细解释SPI的工作原理。 SPI，I2C和UART比USB，以太网，蓝牙和WiFi等协议慢得多，但它们更简单，使用的硬件和系统资源也更少。SPI，I2C和UART非常适用于微控制器之间以及微控制器和传感器之间的通信，在这些传感器中不需要传输大量高速数据。 串行与并行通信 电子设备通过物理连接在设备之间的导线发送数据位来相互通信，有点像一个字母中的字母，除了26个字母(英文字母表中)，一个位是二进制的，只能是1或0。通过电压的快速变化，位从一个设备传输到另一个设备。在工作电压为5V的系统中，0位作为0V的短脉冲通信，1位通过5V的短脉冲通信。 数据位可以并行或串行形式传输。在并行通信中，数据位是同时发送的，每个都通过单独的线路。下图显示了二进制(01000011)中字母“C”的并行传输：

在串行通信中，通过单线逐个发送这些位。下图显示了二进制(01000011)中字母“C”的串行传输： 许多设备都采用了SPI通用通信协议。例如，SD卡模块，RFID读卡器模块和2.4GHz无线发送器/接收器都使用SPI 与微控制器通信。 SPI的一个独特优势是可以不间断地传输数据。可以连续流发送或接收任意数量的比特。使用I2C和UART，数据以数据包形式发送，限制为特定的位数。启动和停止条件定义每个数据包的开始和结束，因此数据在传输过程中会被 中断。

UART多串口扩展器SP2349及其应用_王鹏

东北电力学院学报 第24卷第6期　Journal Of Northeast China Vol.24,No.6 2004年12月Institute Of Electric Power Engineering Dec.,2004 文章编号:1005-2992(2004)06-0071-03 UART多串口扩展器SP2349及其应用 王　鹏,佟　科,李贻涛 (东北电力学院电力工程,吉林吉林132012) 摘 要:为了满足数字化及智能化要求,目前以单片机为核心的智能化测控系统及电子产品应当具 备网络通信功能,而普通单片机仅有单个U AR T,远不能满足联网后同时和外部器件用U ART通信的 要求。SP2349是一种新颖的串口扩展器件,可将8位、16位、32位单片机的一个高波特率的UA RT扩 展为3个U ART,解决了普通单片机UA RT串口太少的问题,以很低的成本扩展了系统的功能。给出 该器件的主要特性、引脚说明及应用说明,并以A T89C52单片机为例给出多串口扩展应用电路及相应 程序框图。 关　键　词:串口扩展;单片机 中图分类号:T N492 文献标识码:A 当前,以单片机为核心构成的智能化测控系统及电子产品不断涌现,为了满足数字化及智能化要求,许多外围电路功能模块、部件、器件及传感器也具备了UART串口通信功能。而现阶段的8位、16位、32位单片机却大部分仅提供一个UART串口,这样就很难满足系统中一方面要与具有UART功能的串口部件通信,另一方面又要与上位机通信的要求。利用SP2349多串口扩展器,可很好地解决此问题。 1　工作特性 SP2349是采用低功耗CMOS工艺设计的UART多串口扩展芯片。该器件可将一个高波特率的UA RT串口扩展为3个较高波特率的UART串口,从而为系统需要多个串口时提供了很好的解决方案。该器件的主要特性如下: (1)不必购买学习新的开发工具利用原有仿真器和编程器即可; (2)使用简单采用独创的所见即所得的设置方法设置芯片的所有工作模式; (3)占用资源少不占用宝贵的外部中断资源仅复用已有的串口中断资源; (4)接口简单仅占用单片机4条输入/输出控制线I/O; (5)睡眠功能降低系统功耗提高系统抗干扰性能; (6)子串口波特率最高可达115.2kbps; (7)可由软件设置子串口波特率三个子串口波特率可独立软件设置; (8)可由软件关闭一个子串口另外一个子串口波特率可加倍; (9)可由软件设置为10位或11位数据格式用于奇偶效验或多机通信; (10)看门狗输出取代上位机外挂的看门狗监控IC大幅降低生产成本; (11)宽工作速率75Bps～115.2kbps; (12)可节电模式进入节电模式后典型静态电流约0.5μA; 收稿日期:2004-10-14 作者简介:王　鹏(1954-),男,东北电力学院电力工程系,高级工程师.

基于SPI的多串口扩展方案

基于SPI的多串口扩展方案（1扩8） 前言 随着电子技术的发展，以微处理器（MCU），PC机组成的主从分布式测控系统已成为当今复杂的测控系统的典型解决方案。单片机以其独特的串口通信功能为主，从设备之间的数据传输提供了便利。但是51系列单片机只提供了一个全双工的串行通信接口，这对于一个实时性要求较高，测控功能复杂的系统而言是一个美中不足之处。在我们设计的智能密集测控系统中，就需要测控工具有多个实时全双工的串行通信接口。我们现在只能是选择有多个串口的单片机或者是进行串口扩展，选择多串口的单片机肯定成本比较高，而且局限性比较大；那么最好的方案还是进行串口扩展。根据本人的对多款串口扩展芯片在性能、价格上的比较，个人认为维肯电子的VK3266这款串口扩展芯片还是相当不错的，下面我们就也VK3266来对单片机的串口进行扩展。以单片机的一个串口，扩展为4个全双工的串口。

1、系统原理框图 2、 硬件原理图 硬件原理框图介绍：本设计主要依赖的硬件是2块VK3224串口扩展芯片实现一个spi 接口扩展8个uart 接口，外部电路实现简单。主要是晶振电路，复位电路，spi 接口电路。

3、VK3224芯片介绍 1.产品概述 VK3224是SPI TM接口的4通道UART器件。VK3224实现SPI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。 每个子通道具备收/发独立的16 BYTE FIFO，FIFO的中断为4级可编程条件触发点。 VK3224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。 [注]：SPI TM为MOTOLORA公司的注册商标。 2.基本特性 2.1 总体特性 低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式 宽工作电压设计，工作电压为 2.5V～5.5V 精简的配置寄存器和控制字，操作简单可靠 提供工业级和商业级产品 高速CMOS工艺 采用符合绿色环保政策的SOP20无铅封装

SPI总线知识小结

SPI总线知识小结 同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI 接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。 SPI通信 该总线通信基于主-从配置。它有以下4个信号： MOSI:主出/从入 MISO:主入/从出 SCK:串行时钟 SS:从属选择 芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。 在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。 数据方向和通信速度 SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI硬件。例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。 SPI总线接口及时序

用多路复用器扩展MCU串口

用多路复用器扩展MCU串口 多微控制器(MCU)／微机组成的分布式、主从式系统是现代复杂通信、控制系统的典型解决方案。分布式环境下的多机协同，要求系统状态和控制信息在多机间进行快速传递,这通常借助简单有效的串行通信方式。现有的微控制器一般所带的串行接口非常适用于点对点通信的场合；但对于实时性要求高的多机通信场合，这类接口必须在串口数量和功能上进行扩展，才能满足对实时性要求较高的应用场合的需要。 ?本文讨论了一种适用于多机实时环境下的、新的可重配置串口扩展方案。图１为本方案框图。多路复用器是本方案的硬件核心。方案的要点是利用Mux动态地将MCU的串口在串行通道间切换，以达到串口扩展的目的。本文中MCU 以89C51为例，Mux 以MAX353为例。 ?MAX353 是Maxim公司推出的高性能多路复用器，实际可构成两对单刀单掷模拟开关，两对开关状态由一个引脚控制。MAX353基本参数为导通电阻小于35Ω；导通时间小于175ns，关断时间小于145ns。以上参数完全满足本方案的使用要求。 ?以下介绍本串口扩展方案的基本工作原理。 ?两串行通道和MAX353、89C51的连接两串行通道CH1,CH2通过多路复用器MAX353接到89C51的串口，多路复用器MAX353由89C51的一个I/O引脚控制。其中串行通道CH2的输出TXD2同时接到89C51的外部中断输入请 求INT0或INT1上。为了适应各种串口通信协议的需要，可在电路中加上电平转换器件，如图1所示。 ?中断源的使用和设置CH1仍旧使用串口中断，而CH2使用外部中断INT0或INT1（下面以INT0为例）。当CH2有信息来时，TXD2上将出现起始标志：

SPI总线 通俗易懂讲解

SPI总线通俗易懂讲解 SPI总线 MOTOROLA公司的SPI总线的基本信号线为3根传输线，即SI、SO、SCK。传输的速率由时钟信号SCK决定，SI为数据输入、SO为数据输出。采用SPI总线的系统如图8-27所示，它包含了一个主片和多个从片，主片通过发出片选信号-CS来控制对哪个从片进行通信，当某个从片的-CS信号有效时，能通过SI接收指令、数据，并通过SO发回数据。而未被选中的从片的SO端处于高阻状态。 图8-27 SPI总线的系统 主片在访问某一从片时，必须使该从片的片选信号有效；主片在SCK信号的同步下，通过SI线发出指令、地址信息；如需将数据输出，则接着写指令，由SCK同步在SI线上发出数据；如需读回数据，则接着读指令，由主片发出SCK，从片根据SCK的节拍通过SO发回数据。 因而对具有SPI接口的从片器件来讲，SCK、SI是输入信号，SO是输出信号。SCK 用于主片和从片通信的同步。SI用于将信息传输到器件，输入的信息包括指令、地址和数据，指令、地址和数据的变化在SCK的低电平期间进行，并由SCK信号的上升沿锁存。

SO用于将信息从器件传出，传出的信息包括状态和数据，信息在SCK信号的下降沿移出。 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM采用了SPI总线，该系列器件的性能如表8-2所示。 表8-2 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM 以25XX320为例，该器件是4K字节的E2PROM，结构如图8-28所示，接口信号为SCK、SI和SO，此外还具有-CS、-WP、-HOLD信号线。其中-CS为器件选中信号，当此信号为低电平时器件被选中，高电平时器件处于等待状态。 图8-28 25XX320的结构 与并行接口电路不同的是，在并行接口电路中对器件进行操作的控制信号，在串行接口电路中只能用指令实现，25XX320的操作指令有数据读指令、写操作的允许和禁止指令、

总线I2C和SPI详解

IIC vs SPI 现今，在低端数字通信应用领域，我们随处可见IIC (Inter- Integrated Circuit) 和 SPI (Serial Peripheral Interface)的身影。 原因是这两种通信协议非常适合近距离低速芯片间通信。Philips（for IIC）和Motorola（for SPI）出于不同背景和市场需求制定了这两种标准通信 协议。 IIC 开发于1982年，当时是为了给电视机内的CPU和外围芯片提供更 简易的互联方式。电视机是最早的嵌入式系统之一，而最初的嵌入系统是使 用内存映射（memory-mapped I/O）的方式来互联微控制器和外围设备的。 要实现内存映射，设备必须并联入微控制器的数据线和地址线，这种方式在 连接多个外设时需大量线路和额外地址解码芯片，很不方便并且成本高。 为了节省微控制器的引脚和和额外的逻辑芯片，使印刷电路板更简单， 成本更低，位于荷兰的Philips实验室开发了‘Inter-Integrated Circuit’，IIC 或 IIC ，一种只使用二根线接连所有外围芯片的总线协议。最初的标准定义总线速度为100kbps。经历几次修订，主要是1995年的 400kbps，1998的3.4Mbps。 有迹象表明，SPI总线首次推出是在1979年，Motorola公司将SPI总 线集成在他们第一支改自68000微处理器的微控制器芯片上。SPI总线是微 控制器四线的外部总线（相对于内部总线）。与IIC不同，SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商 与驱动开发者通过data sheets和application notes沟通实现上的细节。SPI 对于有经验的数字电子工程师来说，用SPI互联两支数字设备是相当直

SPI通信协议(SPI总线)学习

SPI通信协议（SPI总线）学习 各位读友大家好！你有你的木棉，我有我的文章，为了你的木棉，应读我的文章！若为比翼双飞鸟，定是人间有情人！若读此篇优秀文，必成天上比翼鸟！ SPI通信协议（SPI总线）学习1、什么是SPI？SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。2、SPI优点支持全双工通信通信简单数据传输速率块3、缺点没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。4、特点1）：高速、同步、全双工、非差分、总线式2）：主从机通信模式5、协议通信时序详解1）：SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。(1)SDO/MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入;(2)SDI/MISO –主设备数据输入，从设备数据输出;(3)SCLK –时钟信号，由主设备产生;(4)CS/SS –从设备使能信号，由主设备控制。当有多个从设备的时候，因为每个从设备上都有一个片选引脚接入到主设备机中，当我们的主设备和某个从设备通信时将需要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。2）：需要说明的是，我们SPI通信有4种不同的模式，不

同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1时钟极性CPOL 是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在第几个边沿：CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿例如：CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK 处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第

SPI总线协议SPI时序图详解

SPI总线协议及SPI时序图详解 SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。 下面为一种情况例举： 上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。 下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。 假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。 --------------------------------------------------- 脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo --------------------------------------------------- 0 00-0 10101010 01010101 0 0 --------------------------------------------------- 1 0--1 0101010x 10101011 0 1 1 1--0 0101010010101011 0 1 --------------------------------------------------- 2 0--1 1010100x 01010110 1 0 2 1--0 1010100101010110 1 0 --------------------------------------------------- 3 0--1 0101001x 10101101 0 1 3 1--0 0101001010101101 0 1 --------------------------------------------------- 4 0--1 1010010x 01011010 1 0 4 1--0 1010010101011010 1 0 --------------------------------------------------- 5 0--1 0100101x 10110101 0 1 5 1--0 0100101010110101 0 1 --------------------------------------------------- 6 0--1 1001010x 01101010 1 0 6 1--0 1001010101101010 1 0 --------------------------------------------------- 7 0--1 0010101x 11010101 0 1 7 1--0 0010101011010101 0 1 --------------------------------------------------- 8 0--1 0101010x 10101010 1 0 8 1--0 01010101 10101010 1 0 这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、 sdo相对于主机而言的。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。 SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数

SPI协议的简单实例说明

SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。 假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。 例子： 假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据 这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来！！

SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如P89LPC900. SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，其工作模式有两种：主模式和从模式，无论那种模式，都支持 3Mbit/s的速率，并且还具有传输完成标志和写冲突保护标志。到目前为止，我使用过的具有SPI总线的器件，就是存储芯片Eprom：at25128，在使用过程中，发现的确是有这种总线的优点。下面以P89LPC900单片机的SPI总线来解释SPI总线的通用使用规则。 LPC900单片机的SPI接口主要由4个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及/SS，其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO是主机的输入，从机的输出。/SS 是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。 SPI总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。今以互为主从模式作为讲解： 要进行SPI互为主从操作，必须遵照以下步骤： 1 对A、B进行初始化，均设为主机（需要进行以下操作）。 a) SPI端口初始化为准双向。 b) SPCTL配置为0x50，SSIG=0，SPEN=1，MSTR=1。 c) 清除SPSTAT中的SPIF及WCOL标志位为0。

SPI总线使用入门

SPI总线协议及SPI时序图详解【转】 SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的 特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。 SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄 存器进行数据交换。 上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。 下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。 假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8 个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。 --------------------------------------------------- 脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo --------------------------------------------------- 0 00-0 10101010 01010101 0 0 --------------------------------------------------- 1 0--1 0101010x 10101011 0 1 1 1--0 01010100 10101011 0 1 --------------------------------------------------- 2 0--1 1010100x 01010110 1 0 2 1--0 10101001 01010110 1 0 --------------------------------------------------- 3 0--1 0101001x 10101101 0 1 3 1--0 01010010 10101101 0 1 ---------------------------------------------------

串口扩展方案总结

串口扩展方案总结 串行接口设备凭借其控制灵活、接口简单、占用系统资源少等优点，被广泛应用于工业控制、家庭安防、GPS卫星定位导航以及水、电、气表的抄表等领域。在这些嵌入式系统中，可能会有很多从设备都通过串行接口与主机进行通信，如GPRS MODEM、红外发送和接收模块、RS485总线接口等。这使得开发人员常常面临嵌入式系统中主机串行通信接口不足的问题，针对此问题，本文介绍了几种常见的解决方法。 软件模拟法 软件模拟法可根据串行通讯的传送格式，利用定时器和主机的I/O口来模拟串行通讯的时序，以达到扩展串口的目的。接收过程中需要检测起始位，这可以使用查询方式，或者，在端口具有中断功能的主机中也可以使用端口的中断进行处理。接收和发送过程中，对定时的处理既可以使用查询方式也可以使用定时器中断方式。为了确保数据的正确性，在接收过程中可以在检测异步传输的起始信号处加上一些防干扰处理，如果是无线传输系统，在接收每个位时可以采用多次采样。对于有线系统来说，1次采样就够了，你看IIC，SPI等，谁去进行了多次采样。 如今软件模拟以其价格低廉,使用方便,已经成为一种潮流.但是不是所有的单片机都适合用来进行串口的软件模拟的.软件模拟的方法一般有两种,一种是读写I/O,另外一种是读写端口.很容易想到采用读写端口的方式模拟的方式,各串口的波特率必须保持一致.而且当各路数据的输入时间差只有那么几十微秒时,很容易造成数据丢失,虽然看上去这种方式也可以承受输入数据端短路的高数据量压力测试,但这种测试方法是刚好落在了该方案的最佳输入点上.所以真正的使用中是有几率出错的.而采用我们PDK80CXX系列在进行8路以下(4路全双工通讯)的串口模拟时,完全可以采用读写I/O口方式来完成,这样,我们可以非常轻松完成个子口的波特率不等的设置.而且可以达到非常高的速率,当外接8MHz的晶体时,3路子口的最高速度可以达到38400以上.我想就是38400的波特率一般的单片机也就足够了.俗话说,"打铁还需墩子硬",而我们PDK80CXX都是工业规格设计,超强的抗干扰性,超宽的高低温工作范围.不知道各位看官目前有没有用过可以在-40~+120摄氏度工作的单片机.所以采用PDK80CXX模拟串口扩展无疑是目前性价比最高的一种解决方案. 利用并口转串口扩展串行口 基于Intel8251的串行口扩展 Intel8251是一种通用的同步/异步发送器(USART)，它的工作方式可以通过编程设置，并具有独立的接收/发送器。能以同步或异步串行通信方式工作，自动完成帧格式，具有奇、偶校验和错误检测电路。 基于TL16C554的串行口扩展 TL16C554是TI公司生产的4通道异步收发器集成芯片。对TL16C554串行通道的控制，是通过对控制寄存器LCR、IER、DLL、DLM、MCR和FCR编程来实现的。这些控制字决定字符长度、停止位的个数、奇偶校验、波特率以及调制解调器接口。控制寄存器可以任意顺序写入，但是IER必须最后一个写入，因为它控制中断使能。串行通道内的波特率发生器(BRG)允许时钟除以1至65535之间的任意数，BRG根据其不同的三种通用频率中的一种来决定标准波特率。 16C55x系列芯片还包括16C550、16C552，分别可以扩展1个和2个串行口。 利用串行口扩展串行口 基于GM8123/25系列芯片的串行口扩展 GM8123/25系列串口扩展芯片可以全硬件实现串口扩展，通讯格式可设置，并与标准串口通讯格式兼容。

(完整)spi总线协议详细说明

SPI总线原理与应用篇《电子制作》2008年9月站长原创，如需引用请注明出处 大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用IIC总线的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习SPI总线的基本原理与应用实例。 先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI 总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。主体系统如图1所示，其配套书本教程《单片机快速入门》如图2所示。 图1 51单片机综合学习系统主机部分图片

图2 51单片机综合学习系统配套书本教程——《单片机快速入门》 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的AT93C46芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。 SPI总线简介 SPI总线基本概念 SPI ( Serial Peripheral Interface ———串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。其工作模式有两种：主模式和从模式。SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。也就是SPI是一种规定好的通讯方式。这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI控制器（也可用模拟方式），就可以与基于SPI的芯片通讯了。 SPI总线系统结构

RS_232多串口扩展器件SP2538及其应用

-43- RS-232多串口扩展器件SP2538及其应用 李敏,孟臣 (黑龙江八一农垦大学信息技术学院,黑龙江大庆163319) 摘要:SP2538是采用低功耗CM OS工艺生产的专用串行口(RS232)扩展芯片,它可将单片机或DSP 等原有的单UART串口扩展至5个全双工UART口,从而解决了此类器件串口太少的问题。文中介绍了SP2538的性能特点,引脚功能及应用方法,并以单片机为例给出了多串口扩展的硬件电路及相应的通信程序。 关键词:RS-232;串口扩展;单片机;SP2538 分类号:T P334.4文献标识码:A文章编号:1006-6977(2004)04-0043-04 R S-232Multi-serial I nterfaces Ex p andin g Chi p SP2538and Its A pp lication LI M in,MENG Chen (Colle g e o f In f ormation technolo gy o f H eilon gj ian g au g ust f ir st land r eclamation univ er sit y,H eilon gj ian g,163319) Abstract:SP2538is an ex p ert serial interface ex p andin g chi p based on low p ow er CM OS techni q ue.It can ex2 p and sin g le UART serial interface inhered b y M icrocontrollers or DSP into five du p lex UART.S e q uentiall y,the p roblem which the serial interfaces of these kinds chi p are too sm all is solved.In the p a p er,the p erform ance characteristics,di p function and a pp lication m ethods are introduced,and the multi-serial interface hardw are circuit and the corres p ondin g communication p ro g ram based on M icrocontrollers are g iven. K e y w ords:RS-232;serial-ex p andin g;M icrocontrollers;SP2538 1概述 SP2538是专用低功耗串行口扩展芯片,该芯片主要是为解决当前基于UART串口通信的外围智能模块及器件较多,而单片机或DSP原有的UART串口又过少的问题而推出的。利用该器件可将现有单片机或DSP的单串口扩展至5个全双工串口。与其它具有多串口的单片机或串口扩展方案相比,采用SP2538实现的多串口扩展方案,具有扩展串口数量多、对扩展单片机的软硬件资源占用少、使用方法简单、待扩展串口可实现较高的波特率、成本低廉、性价比高等优点。同时,它还具有如下特点: ●可将单UART串口扩展为5个UART串口; ●工作速率范围宽,5个子串口可产生2400b p s～9600b p s之间的任意波特率; ●可全双工工作,母串口和所有子串口都支持全双工UART传输模式; ●工作电源电压范围宽:3.3V～5.5V; ●典型工作电流为 4.6m A(子串口速率为9600b p s、VCC为3.3V时); ●资源占用少,除占用上位机原有串行口中断外,不占用任何中断资源; ●具有节电模式,进入节电模式后,其典型静态电流约8μA; ●上位机发送数据可自动唤醒; ●输出误差小,所有子串口的输出波特率误差均小于0.08%; ●误码率低于10-9(所有串行口数据输入波特率误差小于等于±2%); ●接收范围宽,波特率误差小于2.5%时,子串口即可完全正确接收;母串口的接收范围更宽,并可自适应56000b p s和57600b p s两种标准波特率(f osc—in 为20.0MH z时); ●可用上位机进行监控,并具有上电复位和看门狗监控输出,适用于没有看门狗或需要更多重监控的高可靠上位机程序监控系统。 ●新特器件应用 RS-232多串口扩展器件SP2538及其应用