利用SPI總線擴串口的方法(06-100)

　　概述

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子設(shè)備已不再滿足于某一單一功能，而是朝著多功能集成的方向發(fā)展，隨著功能的增加，一個系統(tǒng)就不僅僅需要一個主機，還需要與多個外設(shè)配合工作以實現(xiàn)附加功能，因此主機與外設(shè)就必然需要進行數(shù)據(jù)傳輸，而這種傳輸一般會采用串口的方式以節(jié)約IO資源和增加傳輸距離。而普通單片機控制器只提供1個串口，遠(yuǎn)不能滿足多外設(shè)通訊的需求，因此串口擴展成為系統(tǒng)常常需要解決的問題。串口擴展的方案比較多，但開發(fā)工作量、硬件成本、可靠性、指標(biāo)存在一定差異。

　　鑒于速度、通用性及成本的考慮，SPI總線的應(yīng)用非常廣泛，因此利用SPI接口進行串口擴展也不失為實現(xiàn)串口擴展的一個好方式。成都國騰微電子有限公司的GM814X芯片正是針對SPI擴串口的需求而設(shè)計開發(fā)的串口擴展專用芯片，可以幫助系統(tǒng)設(shè)計工程師輕松通過MCU的SPI接口實現(xiàn)擴串口的功能。
　　
　　擴串口方案

　　SPI總線

　　SPI總線是由摩托羅拉公司提出的一種同步串行外圍設(shè)備接口總線，主要用于微控制器和外圍設(shè)備之間的串行傳輸。SPI也能在多主設(shè)備系統(tǒng)中進行處理器的通信。外圍設(shè)備可以是簡單普通的TTL移位寄存器，也可以是復(fù)雜完整的從系統(tǒng)，如LCD顯示驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)等。

　　SPI總線包含四條線：串行時鐘(SCK)，主輸出從輸入(MOSI)，主輸入從輸出(MISO)，從設(shè)備選擇(SS)。

　　總線系統(tǒng)中所有的SCK、MOSI、MISO引腳要連在一起。系統(tǒng)中只有一個SPI設(shè)備可作主設(shè)備，其他連在總線上的SPI設(shè)備就成了從設(shè)備。主設(shè)備將它的SCK和MOSI、MISO分別連到從設(shè)備的SCK和MOSI、MISO端。

　　SPI串行接口主要用于短距離的主機與從機的數(shù)據(jù)傳送，具有連接電路簡單、使用方便等優(yōu)點，可為實現(xiàn)主機和從機及從外圍設(shè)備的通信提供了一種簡單、易行的方案。

　　GM814X

　　GM814X芯片可以將一個標(biāo)準(zhǔn)SPI接口擴展成2個(GM8141)或4個(GM8142)標(biāo)準(zhǔn)的UART， 所有擴展串口能以各自獨立設(shè)置的波特率，幀長和校驗方式，同時和SPI接口進行數(shù)據(jù)收發(fā)。一次SPI傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為16bit，其中高8bit為子串口地址以及其它附加命令和狀態(tài)信息，低8bit為實際收發(fā)的數(shù)據(jù)。

　　芯片的工作模式由軟件方式進行設(shè)置，SPI接口為從機方式，各子串口的工作波特率、數(shù)據(jù)幀長等各種通信設(shè)置都可由軟件對各子串口的設(shè)置寄存器獨立設(shè)置，減少了外部MCU的IO需求。芯片的功耗低，具備多種掉電操作。