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USB擴(kuò)展串口方案在移動終端功能擴(kuò)展中的應(yīng)用

作者: 時間:2012-04-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

介紹的特點,提出用進(jìn)行串口擴(kuò)展,描述了該的優(yōu)越性,并同傳統(tǒng)串口擴(kuò)展進(jìn)行了比較,體現(xiàn)了方案的大好前景。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/186541.htm

在利用PDA或筆記本電腦進(jìn)行野外勘探和數(shù)據(jù)采集時,需要有定位和無線通信功能,因此需要相應(yīng)的GPS及GPRS模塊。GPS負(fù)責(zé)采集位置信息,GPRS則進(jìn)行通信,將采集的信息發(fā)送給服務(wù)中心,也可在需要的時候從服務(wù)中心獲取相應(yīng)的信息。兩個模塊需要同時協(xié)調(diào)工作,這樣PDA(或筆記本)就需要兩個串口與其連接。但PDA一般只能提供一個串口,為使二者同時工作,就必須進(jìn)行串口擴(kuò)展。串口擴(kuò)展的傳統(tǒng)方法是串口或者采用專門的串口擴(kuò)展芯片來增加串口。由于野外作業(yè)的特殊性,要盡可能考慮使用者的方便。而串口連接的設(shè)備及部件在使用上插拔很不方便,為此,我們尋找一種新的串口擴(kuò)展方案,即采用USB轉(zhuǎn)串口的方法來

USB是將適用于USB的外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線結(jié)構(gòu),其主要優(yōu)點如下:

(1)外設(shè)的安裝十分簡單。所有的USB外設(shè)利用通用的連接器可簡單方便地連入計算機(jī)中,既不必打開機(jī)箱插入插卡,也不必考慮資源分配,更不用關(guān)掉計算機(jī)電源,即可實現(xiàn)熱插拔。(2)USB提供低速與全速兩種數(shù)據(jù)傳送速度規(guī)格。全速傳送時,結(jié)點間連接距離為5m,使用4芯電纜(電源線2條,信號線2條)連接。該速率與一個標(biāo)準(zhǔn)的串行端口相比,大約快出100倍;與一個標(biāo)準(zhǔn)的并行端口相比,也快出近10倍。(3)支持多設(shè)備連接。利用菊花鏈的形式對端口加以擴(kuò)展,最多可在一臺計算機(jī)上同時支持127種設(shè)備,避免了PC機(jī)上插槽數(shù)量對擴(kuò)充外設(shè)的限制。(4)提供內(nèi)置電源。(5)提供了對電話的兩路數(shù)據(jù)支持。USB可支持異步以及等時數(shù)據(jù)傳輸,使電話可與PC集成,共享語音郵件及其他特性。(6)具有高保真音頻。

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選用FTDI公司的USB轉(zhuǎn)串口芯片F(xiàn)T2232C(一個USB轉(zhuǎn)換成兩個RS232串口),簡單的配置一下,很容易就得到了兩個RS232串口,一個接GPS,另一個接GPRS。這樣,通信模塊與定位模塊即可相互獨立的工作,完成信息的采集與傳遞。具體的應(yīng)用電路如圖1所示。

圖中,USB接口經(jīng)FT2232C之后,產(chǎn)生兩路9線串口A和B,兩路串口相互獨立。FT2232C支持5V和3.3V的邏輯IO接口,可以根據(jù)需要來進(jìn)行配置,如兩路都是5V,兩路都是3.3V,或者一路5V,一路3.3V,通過給管腳VCCIOA和VCCIOB配置不同的電壓來實現(xiàn)。這里由于采用的GPS模塊和GPRS模塊工作電壓都是3.3V,所以將VCCIOA和VCCIOB都接到了3.3V的電壓上。另外在實際調(diào)試過程中,USB端的DM和DP兩條信號線上的電容一定要完全相同,否則可能引起FT2232C芯片不工作或者工作不正常。另外晶振兩端的電容也須一致,而且容值不易過大,否則芯片將不工作。這里應(yīng)用的只是FT2232C提供的USB轉(zhuǎn)串口功能。除此之外,還有許多其他應(yīng)用。通過外接EEPROM,進(jìn)行不同的配置,F(xiàn)T2232C可以工作于多種不同模式,比如USB轉(zhuǎn)并口,USB轉(zhuǎn)SPI總線等等。

在采用USB之前,我們采用的是傳統(tǒng)的解決方案。其應(yīng)用電路如圖2所示。

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采用這一方案有幾個缺點:首先一個就是使用的芯片數(shù)量多,電路復(fù)雜;其次,GPRS通路與GPS通路都要經(jīng)過MCU51,兩路共享一個串口帶寬。這樣,兩路都需要與終端主機(jī)進(jìn)行通信時就會相互影響,從而導(dǎo)致通信速度下降,而這也是一個無法改善的缺陷。另外,這種方案需要外接穩(wěn)壓電源,無論是復(fù)雜性還是成本都會有所提高;還有一點,采用這種方案,必須針對MCU51進(jìn)行編程,以使兩路信道能夠協(xié)調(diào)工作,不致發(fā)生通信沖突而丟失數(shù)據(jù)。因而編程也是一個不小的工作量。

用USB來擴(kuò)展串口有很多優(yōu)點:首先電路比原來簡單,只需一個USB轉(zhuǎn)串口的芯片即可,原來的電平轉(zhuǎn)換部分也省掉了;兩路信號可以同時工作,而不再需要經(jīng)過MCU51處理,大大提高了通信速度;省掉了針對MCU51的編程,軟件工作量少了很多,直接在硬件上由一個USB口得到兩個串口,使GPS和GPRS同時獨立工作;采用USB接口,還可以為GPS和GPRS提供電源,不再需要另外配備專門的交流電源,不但降低了設(shè)備的成本,提高了性價比,而且輕便靈活,野外作業(yè)攜帶方便。



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