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關(guān)于多種接口擴展為串口的實用案列

恒泰瑞科技有限公司 ? 2023-11-25 08:31 ? 次閱讀
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由于現(xiàn)在很多MCU的自帶串口數(shù)量不超過4個,但是由于實際工程的需要,往往自帶的串口數(shù)量無法滿足連接較多外設(shè)的需要,這時就需要用到一種接口的擴展芯片。在國內(nèi),目前這種芯片市場占有率最高的就是為開微電子有限公司的WK系列產(chǎn)品。WK系列產(chǎn)品有著性價比高、穩(wěn)定性強、超大FIFO和主接口豐富的特點,以及提供完善的售后服務(wù),受到了業(yè)界的認(rèn)可,這里還提供了WK產(chǎn)品在實際工程當(dāng)中的應(yīng)用方案。WK2114 在車載綜合信息平臺上的應(yīng)用

隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,傳統(tǒng)的車載多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)向著車載綜合信息平臺方向發(fā)展,車載綜合信息平臺除了傳統(tǒng)的 GPS 導(dǎo)航和多媒體功能外,具備更多的如安防、輔助駕駛、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷等,需要接入更多的外部模塊?,F(xiàn)有的主控芯片最多具備的 4 個串口無法滿足應(yīng)用,需要進(jìn)行串口擴展。

本方案設(shè)計中選用 UART 接口的 WK2114 進(jìn)行串口擴展,將一個 UART 接口轉(zhuǎn)換擴展為 4 個標(biāo)

084cb0c8-8b2a-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg準(zhǔn) UART 硬件串口。

系統(tǒng)構(gòu)成:

車載導(dǎo)航產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺一般是以一顆通用的 cpu 為主,輔以圖形加速芯片,存儲芯片,外圍接口芯片等,再接眾多的外設(shè)模塊構(gòu)成,可選擇的嵌入式操作系統(tǒng)有 Wince,linuxVxWorks等,再加上導(dǎo)航引擎,電子地圖和用戶操作界面等組成。

WK2114 主接口為 UART,嵌入式平臺通過 UART 接口同 WK2114 相連,WK2114 可以擴展 4個子串口分別連接 GPS 模塊,倒車?yán)走_(dá)模塊,藍(lán)牙模塊,胎壓監(jiān)測等。

基于 PC/104 構(gòu)架無人機機載計算機串口擴展應(yīng)用方案

無人機廣泛采用的 PC/104 機載計算機是一種模塊化,高可靠,可擴展的嵌入式工業(yè)計算機,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域。無人機系統(tǒng)中,部分傳感器、控制模塊、任務(wù)模塊通常采用串行接口通信。隨著無人機的發(fā)展,需要接入的外設(shè)和傳感器越來越多,PC/104 計算機自帶的 4 個串口在實際應(yīng)用中不能完全滿足需求,需要進(jìn)行串口擴展。

本設(shè)計方案中選用 1 路 UART 串口擴展 4 路 UART 串口的 WK2114 進(jìn)行串口擴展,原理示意圖如下圖。PC/104 模塊的串口 1 和 2 分別連接 2 片WK2114,擴展出 8 個硬件串口,通過 RS422/232 電平轉(zhuǎn)換后與多種外部外設(shè)連接。

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PC/104架構(gòu)下的串口擴展串口設(shè)計方案

該應(yīng)用方案優(yōu)勢:

簡單靈活:通過主板的 1 個串口擴展出 4 個標(biāo)準(zhǔn)硬件串口,主串口工作速率>115kbps,擴展串口工作在 9.6-38.4kbps,最多可以的擴展出 16 個硬件串口,簡單靈活。

2、 穩(wěn)定高效:相對于 PC/104 自帶串口的 16 級 FIFO ,擴展的硬件串口具備 256 級收發(fā)獨立FIFO,可以提供更大的輸入輸出緩存,有效提高數(shù)據(jù)收發(fā)的穩(wěn)定性。

3、 更高實時性:擴展串口通過優(yōu)先級更高的外部中斷與 PC/104 連接,中斷觸發(fā)可設(shè)置,能有效提高系統(tǒng)實時性。

4、 方便測試和模擬仿真:所有外設(shè)都通過串口接入,可以在 PC/104 的串口接入串口測試和模擬仿真設(shè)備,方便的實現(xiàn)測試和模擬仿真。

6.3 “樹莓派”系統(tǒng)的串口擴展應(yīng)用和教學(xué)示例

樹莓派是只有信用卡大小,成本僅 25-35 美元的微型計算機,可搭載開源的 Linux 系統(tǒng)和應(yīng)用, 由 Raspberry Pi 非營利基金會在 2012 年推出,2016年推出的升級版 Pi 3,處理器速度比 Pi 1 快 10 倍,內(nèi)存也加倍,并且能搭載 Windows 10。到 2015 年,全球的樹莓派已經(jīng)銷售了千萬套,用戶中教育、工業(yè)、創(chuàng)客用戶大致各占三分之一。

樹莓派的 GPIO 中自帶一個 UART 串口,該串口默認(rèn)為系統(tǒng)調(diào)試接口,實際應(yīng)用中當(dāng)樹莓派需要接更多的外設(shè)如各種傳感器、控制模塊、GPS、藍(lán)牙、紅外模塊等,這些設(shè)備多廣泛使用串行接口(UART\RS232\485),因此需要對樹莓派進(jìn)行串口擴展。本方案中選用 WK2114 進(jìn)行串口擴展, 可以通過跳線選擇,靈活實現(xiàn)通過樹莓派上的 UART 接口擴展 4 個增強型串口。

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該應(yīng)用方案優(yōu)勢:

1、穩(wěn)定運行:現(xiàn)有樹莓派擴展串口方案一般是通過多個 USB 轉(zhuǎn)換串口實現(xiàn),在實際應(yīng)用多個中該方案普遍存在工作不穩(wěn)定的問題。通過 UART 接口橋接擴展串口,是工業(yè)領(lǐng)域普遍采用的串口擴展方式,具備較高的穩(wěn)定性,適用于需要長期穩(wěn)定運行的系統(tǒng)使用。

2、靈活擴展:WK2114 提供 UART 接口與樹莓派連接。擴展出來的 4 個增強型串口,可以連接 RS232,藍(lán)牙紅外等各種接口,實現(xiàn)多種外設(shè)的靈活接入。

3、開源學(xué)習(xí):本參考設(shè)計給出了樹莓派在 Linux 下的 UART 擴展串口及控制 GPIO 的驅(qū)動代碼和示例,為深入學(xué)習(xí)樹莓派 Linux 的設(shè)備驅(qū)動編程提供了很好的手段


WK2168在車載綜合信息平臺上的應(yīng)用

隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,傳統(tǒng)的車載多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)向著車載綜合信息平臺方向發(fā)展, 車載綜合信息平臺除了傳統(tǒng)的 GPS 導(dǎo)航和多媒體功能外,具備更多的如安防、輔助駕駛、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷等,需要接入更多的外部模塊?,F(xiàn)有的主控芯片最多具備的 4 個串口無法滿足應(yīng)用,需要進(jìn)行串口擴展。本方案設(shè)計中選用 UART 接口的 WK2168 進(jìn)行串口擴展,將一個 UART 接口轉(zhuǎn)換擴展為 4 個標(biāo)準(zhǔn)UART 硬件串口。

系統(tǒng)構(gòu)成:

車載導(dǎo)航產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺一般是以一顆通用的 cpu 為主,輔以圖形加速芯片,存儲芯片,外圍接口芯片等,再接眾多的外設(shè)模塊構(gòu)成,可選擇的嵌入式操作系統(tǒng) Wince,linux,VxWorks 等,再加上導(dǎo)航引擎,電子地圖和用戶操作界面等組成。WK2168 主接口為UART,嵌入式平臺通過 UART 接口同 WK2168 相連, WK2168 可以擴展 4 個子串口分別連接 GPS 模塊,倒車?yán)走_(dá)模塊,藍(lán)牙模塊,胎壓監(jiān)測等。


WK2168在物流POS機中的應(yīng)用

現(xiàn)在越來越多的手持終端都會集成豐富的功能,所以也就會增加比較多的功能硬件模塊,比如我們常見的讀卡器模塊、 GPS 模塊、無線通信模塊、打印頭模塊、掃描儀模塊、指紋閱讀器模塊等。而這些模塊通常都是用 UART 接口來實現(xiàn)和主 CPU 來實現(xiàn)通信的。

本設(shè)計采用了三星的S5PV210作為主控CPU,運行l(wèi)inux、安卓、wince7.0系統(tǒng)平臺都可以,然后使用WK2168串口擴展芯片實現(xiàn)不同串口模塊的搭載,具體的串口擴展模塊包括讀卡器、GPS、串口打印機、串口掃描儀等。

WK2168在汽車充電樁中的應(yīng)用

隨著國際石油價格的上漲和世界各國環(huán)境保護(hù)意識的增強,新型能源汽車成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢,世界各大汽車企業(yè)都在研究各種新能源的核心技術(shù),我國隨著政策的不斷出臺與能源的約束,新型能源汽車需求開始回暖,東風(fēng)集團、一汽集團、上汽集團、奇瑞等都在積極搶占新型能源汽車市場,并且有了自己的產(chǎn)品發(fā)展體系與發(fā)展方向。

新能源汽車的發(fā)展伴隨著的就是充電樁的發(fā)展。現(xiàn)代越來越多的充電樁都會集成豐富的功能,所以也就會增加較多功能的模塊,比如我們常見的觸摸屏、讀卡模塊、紅外模塊、GPS 模塊、無線通信模塊、打印頭模塊、電度表模塊等。而這些模塊通常都是用UART 接口來實現(xiàn)和主 CPU 之間通信。

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本設(shè)計采用 ARM(Cortex-A9)主控芯片,然后可以使用 WK2168 串口擴展芯片實現(xiàn)不同串口模塊的搭載,具體的串口擴展模塊包括觸摸屏、讀卡模塊、紅外模塊、GPS 模塊、無線通信模塊、打印頭模塊、電度表模塊等。

WK2168在廣告機中的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,許多傳統(tǒng)的行業(yè)正在逐步的改變。以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展,大大地推進(jìn)了商品市場的全球統(tǒng)一進(jìn)程,使廣告行業(yè)也相應(yīng)的發(fā)生了一場深刻的革命。

廣告機利用音視、文字交互在液晶屏、LED 屏顯示成為一種新型的傳媒為主的市場, 展示更生動性、創(chuàng)造性廣告。廣告機的廣泛應(yīng)用,使得廣告機好比是一把鎖鏈接著各個領(lǐng)域,廣告機在公交車、長途汽車、出租車、酒店、飯店、銀行、學(xué)校、購物中心、汽車站、火車站、地鐵站、地鐵列車、高速列車、醫(yī)院、專賣店、酒吧、KTV、售樓中心、展覽館、體育場、博物館等公共場合出現(xiàn)。

現(xiàn)代越來越多的廣告機都會集成豐富的功能,所以也就會增加較多功能的模塊,比如我們常見的讀卡器模塊、GPS 模塊、無線通信模塊、打印頭模塊、掃描儀模塊等。而這些模塊通常都是用 UART 接口來實現(xiàn)和主 CPU 之間通信。

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本設(shè)計采用RK3288\RK3399主控芯片,是目前全球唯一一款可支持linux操作系統(tǒng)、高穩(wěn)定、

面向工業(yè)應(yīng)用的核心板平臺。然后可以使用WK2124串口擴展芯片實現(xiàn)不同串口模塊的搭載,具體的串口擴展模塊包括讀卡器、GPS、打印機、串口掃描儀等。

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