用多路复用器扩展MCU串口

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/s2.3 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03.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OSCOVCCRX3TX3RX1TX1GNDRX2TX2 5.2 引脚描述表5.2 VK3224 引脚描述。

串口扩展方案简介串口是计算机与外部设备进行数据交互的一种通信方式。

在某些场景下，需要扩展额外的串口来满足设备连接的需求。

本文将介绍几种常用的串口扩展方案，包括硬件扩展和软件扩展两种。

硬件扩展方案硬件扩展是通过增加硬件模块来实现串口的扩展。

下面介绍两种常用的硬件扩展方案。

方案一：串口芯片扩展一个常见的硬件扩展方案是使用串口芯片进行扩展。

这种方案主要通过在主板上添加一个或多个串口芯片，以增加额外的串口。

一般而言，串口芯片具有较好的兼容性和稳定性，并且能够支持多种串口协议。

常用的串口芯片有常见的UART芯片，常用的型号包括PL2303、CP2102等。

这些芯片一般支持USB接口，可以轻松地与计算机连接，方便进行数据传输。

方案二：扩展板另一种硬件扩展方案是使用扩展板。

扩展板是一种外部设备，一般通过插入到计算机的扩展槽口或接口上来实现与计算机的连接。

常用的扩展板类型包括PCI扩展板、PCIe扩展板和USB扩展板等。

PCI扩展板和PCIe扩展板适用于台式机等有PCI或PCIe插槽的计算机，可以通过插槽接口连接到计算机主板上。

而USB扩展板则适用于各种类型的计算机，通过USB接口与计算机连接。

使用扩展板进行串口扩展的好处是可以同时添加多个串口，满足多设备连接的需求。

同时，扩展板还可能提供其他功能，如并行端口、网络接口等。

软件扩展方案除了硬件扩展之外，还可以使用软件扩展方案来实现串口的扩展。

下面介绍两种常用的软件扩展方案。

方案一：虚拟串口驱动虚拟串口驱动是一种通过软件模拟串口功能的方案。

它将虚拟串口映射到计算机的物理串口或其他设备上，使得计算机可以像操作真实串口一样操作虚拟串口。

虚拟串口驱动通常是由一些软件开发人员开发的，并且提供了应用程序编程接口(API)，可以与设备驱动程序交互。

通过虚拟串口驱动，可以实现串口的创建、配置和通信等功能。

方案二：串口转以太网设备串口转以太网设备是一种通过网络连接实现串口扩展的方案。

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03.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OSCOVCCRX3TX3RX1TX1GNDRX2TX25.2 引脚描述。

串口扩展方案概述串口是计算机与其他设备之间进行数据传输的一种常见的数据通信接口。

然而，由于现代计算机的功能越来越强大，往往需要连接多个外设，而单个串口的数量有限。

因此，为了满足多设备连接的需求，我们需要采取一些扩展方案来增加串口的数量。

本文将介绍几种常见的串口扩展方案，包括硬件方案和软件方案，并对它们进行比较和分析。

硬件方案1. 使用串口扩展卡一种常见的扩展串口的硬件方案是使用串口扩展卡。

串口扩展卡是一种插入计算机主板上的扩展卡，提供额外的串口接口。

可以使用PCI、PCI Express等接口将扩展卡与计算机主板连接。

使用串口扩展卡的好处是可以在计算机上增加多个串口，提供更多的外设连接接口。

同时，串口扩展卡通常具有较高的传输速率和稳定性，适用于需要高速数据传输的应用场景。

然而，串口扩展卡也存在一些局限性。

首先，使用串口扩展卡需要计算机具备对应的接口，例如PCI或PCI Express插槽。

其次，插入串口扩展卡可能需要打开计算机机箱，操作较为繁琐。

最后，串口扩展卡的成本较高，需要额外的投资。

2. 使用串口转换器除了使用串口扩展卡，还可以通过使用串口转换器来扩展串口。

串口转换器是一种将一种串口接口转换为另一种串口接口的设备。

常见的串口转换器包括USB转串口、RS232转RS485等。

使用串口转换器可以将计算机的USB接口或RS232接口转换为串口接口，从而实现串口的扩展。

与串口扩展卡相比，串口转换器的优势在于便携性和灵活性。

只要计算机具备对应的USB或RS232接口，就可以随时连接串口转换器进行串口扩展。

同时，串口转换器的成本较低，适用于小规模的串口扩展需求。

然而，使用串口转换器也存在一些限制。

由于转换器将一种接口转换为另一种接口，可能会引入一定的传输延迟和稳定性问题。

此外，串口转换器的数量有限，不能无限制地扩展串口数量。

软件方案除了硬件方案，还可以通过一些软件方案来实现串口的扩展。

1. 虚拟串口软件虚拟串口软件是一种软件工具，可以将计算机上的物理串口转换为虚拟串口，从而实现串口数量的扩展。

串口扩展方案随着IoT行业的不断发展，越来越多的设备需要通过串口接口进行数据通信。

然而，随着设备数量和复杂度的增加，传统单一串口接口已无法满足需求，因此，串口扩展方案应运而生。

一、传统串口接口存在的问题1.串口数量有限。

通常情况下，单片机的串口数量较少，只有2-3个，难以满足众多设备对串口的需求。

2.传输速率慢。

由于串口属于同步通信方式，数据传输速度受限于波特率，无法满足高速数据传输的需求。

3.线路长度受限。

串口通信的线路长度受限于数据传输速率和传输距离，过长的线路会导致数据传输的错误率增加。

二、串口扩展方案的应用为了解决传统串口接口存在的问题，一些公司推出了串口扩展方案，通常采用多路串口扩展芯片控制多个串口通信。

与传统串口接口相比，串口扩展方案有以下优点：1.多路串口同时工作，可扩展串口数量。

采用多路串口扩展芯片可同时控制多个串口，最多可扩展到数十个，可以满足多设备同时通信的需求。

2.高速数据传输。

通过采用高速串口扩展芯片，可实现高速串口通信，提高数据传输速率。

与传统串口通信方式不同的是，串口扩展方案支持异步通信方式，传输速度可达115200 bps。

3.传输距离较长。

采用串口扩展方案，可通过增加串口重复器等设备扩展传输距离，解决了传输距离有限的问题。

三、串口扩展方案的实现串口扩展方案通常由两部分组成：串口扩展芯片和串口重复器。

串口扩展芯片负责控制多个串口，实现多路串口通信。

串口重复器则负责扩展传输距离，可由多个串口级联来扩展传输距离。

目前市面上主流的串口扩展芯片包括CH341、CP2102、FT232等。

这些芯片具有高性能、稳定性好、价格低廉等特点，广泛应用于串口扩展方案中。

四、串口扩展方案的应用案例1.智能家居方案中的串口扩展智能家居设备通常需要通过串口进行通信，但一个家庭内通常需要大量智能家具，单一的串口无法满足需求。

串口扩展方案可以满足多个设备同时通信的需求，使智能家居方案更加智能化。

串口扩展方案总结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。

串口和mcu之间接收数据的通信原理串口和MCU之间的通信是一种常见的数据传输方式，它在各种嵌入式系统中广泛应用。

本文将介绍串口通信的原理和MCU接收数据的过程。

串口通信是一种通过串行端口进行数据传输的方式。

串口通信利用串行通信接口将数据以位的形式进行传输，相比并行通信接口，串口通信只需少量的引脚即可实现数据传输，适用于资源有限的嵌入式系统。

串口通信一般包括两个主要部分：发送端和接收端。

在串口通信中，发送端将要发送的数据按照一定的规则转换为二进制位流，然后通过串口的发送引脚将数据逐位地发送出去。

接收端通过串口的接收引脚接收数据位流，并按照相同的规则将二进制位流转换为可读的数据。

MCU（Microcontroller Unit）是一种微控制器单元，它是一种集成了处理器核心、存储器、外设和各种接口的芯片，用于控制和驱动各种设备。

MCU通常用于嵌入式系统中，通过串口与其他设备进行通信。

MCU接收数据的过程如下：1. MCU通过配置串口的参数，如波特率、数据位数、停止位数等，来确保与发送端的通信参数一致。

2. MCU通过串口接收引脚接收数据位流，并将其转换为二进制数据。

3. MCU通过串口接收中断或轮询的方式获取接收到的数据。

4. MCU对接收到的数据进行处理，根据通信协议解析数据内容。

5. MCU根据解析结果进行相应的操作，如更新状态、执行控制命令等。

串口通信的原理是通过将数据转换为二进制位流进行传输，因此在通信过程中需要发送端和接收端保持一致的通信参数，如波特率、数据位数、停止位数等。

同时，为了保证数据的可靠传输，通常还需要使用校验位来检测和纠正传输错误。

在实际应用中，串口通信可以用于各种场景，如与外设设备的通信（如传感器、执行器等）、与上位机的通信（如PC、单片机等）、与其他嵌入式系统的通信等。

通过串口通信，MCU可以实现与其他设备之间的数据交互，从而实现各种功能和应用。

串口和MCU之间的通信是一种常见的数据传输方式。

单片机多串口扩展07计本三班汪庆0704013005设计要求：选定具体单片机，利用IO口模拟单片机的串口时序，该软串口具有修改波特率、设定串口通信数据格式等功能，对外提供串口电平。

报告要求：选定单片机和所有器件具体型号，报告需有设计过程、原理图、程序流程图和源程序。

功能分析: 针对大多数单片机都只有一个串口的局限,在多数情况下限制它们的应用。

利用单片机串口扩展技术,以MCS51 系列单片机8751 为例进行串行接口扩展,包括扩展两个独立的串口、一点对多点分时串口、单片机与RS232/ RS422/RS485 的串行通信接口。

实际应用证明,设计可靠, 稳定性好。

用多种方法进行串口扩展, 解决了单片机在串行通信系统中的串口局限问题。

关键词: 单片机; 串行接口; 串口扩展; 串行通信引言随着单片机技术的不断发展, 特别是网络技术在测控领域的广泛应用, 由单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。

单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制[ 1 ],而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势[ 2 ] 。

大多数单片机都只有一个串行接口, 在多数情况下限制了这些单片机的进一步应用。

要实现单片机在应用系统中的有效通信, 就必须利用单片机的串口扩展技术对单片机进行串口扩展。

单片机串口扩展是根据应用系统设计的需要, 把一个串口扩展为多个同类型的串口或一个串口扩展为多个不同类型( RS232/ RS422/ RS458) 的串口,或扩展两个独立的串口, 以便与不同接口的计算机或设备进行串行通信。

1 单片机串口扩展的硬件总体设计单片机与PC 机或外设的串行通信一般采用RS232/RS422/ RS485 总线标准接口[ 3 ] 。

为保证通信可靠, 在选择接口时必须注意通信的速率、通信距离、抗干扰能力、电平匹配和通信方式[ 4 ] 。

本文为了解决在单片机串行通信时遇到的串口问题, 以MCS51 系列单片机8751为例, 进行串口扩展, 其串口扩展的逻辑框图如图1 所示, 包括通过通信接口芯片8251 再扩展一个独立串口,通过16 ×1 的多路切换器CD4067 实现一点对多点分时串口通信, 以及通过电平转换器MAX232 , MAX488 ,MAX485 实现单片机与不同类型接口RS232/ RS422/RS458 的计算机或设备的串行通信。

UART多串口扩展器SP2338DP及其应用UART多串口扩展器SP2338DP及其应用摘要：SP2338DP是一种新颖的串口扩展器，可将一个高波特率的UART扩展为3个，解决了普通单片机UART串口太少的问题。

文中给出该器件的主要特性、引脚说明及应用说明，并以AT89C52单片机为例给出多串口扩展应用电路及相应软件。

关键词：UART串口扩展单片机1概述当前，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SP2338DP多串口扩展器，可很好地解决此问题。

2工作特性SP2338DP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UART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：*可将1个UART串口扩展为3个UART串口。

*全双工异步工作：4个UART串口都为全双工异步工作模式。

*高工作速度：1200——9600b/s（可由晶振频率设定任意非标准波特率）。

*波特率设置简单：不需软件设置，只需更改输入时钟频率即可。

*波特率误差小：每个串口的数据输出波特率误差小于0.25%.*接收波特率范围宽：要求每个串口数据波特率小于2.5%即可。

*数据传输误码率极低：小于10-9（接收的数据波特率误差小于2%时）。

*具有节电模式：进入节电模式后典型静态电流为0.5μA.*可自动唤醒：任意串口的接收端有数据出现时自动唤醒。

*宽工作电源电压：2.4——5.5V.*低工作电流：典型工作电流为4.4mA.3封装及引脚说明该器件具有DIP、SOIC和SSOP多种封装形式。