SP2338串口擴(kuò)展芯片在汽車行駛記錄儀中的應(yīng)用

1.SP2338簡介
SP2338串口擴(kuò)展芯片能將普通的51系列單片機(jī)的一個(gè)串口擴(kuò)展為三個(gè)獨(dú)立的全雙工串口，并且三個(gè)串口的波特率達(dá)到了9600bps。SP2338采用通用的協(xié)議1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位），同時(shí)，該芯片在與單片機(jī)相連時(shí)接口也非常簡單。
SP2338共有四個(gè)串口，一個(gè)母串口，三個(gè)子串口，它們都是全雙工的串行通信口，允許同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。母串口與需要擴(kuò)展的51單片機(jī)的串口相連，子串口與其他串口設(shè)備相連，這樣就實(shí)現(xiàn)了只有一個(gè)串口的單片機(jī)可與三個(gè)串口設(shè)備相連。 SP2338有兩根發(fā)送地址線，兩根接收地址線，用以選擇發(fā)送串口和接收串口，見圖1。
當(dāng)單片機(jī)要向串口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其工作過程是：
1） 先向SP2338的串口地址線ADRI0、ADRI1送地址信號(hào)（ADRI0、ADRI1=00子串口0，ADRI0、ADRI1=01子串口1，ADRO0、ADRO1=10 子串口2）；再向與自已相連的母串口的通信線上送數(shù)據(jù)；
2） SP2338的母串口收到單片機(jī)串口送來的數(shù)據(jù)后就根據(jù)ADRI0和ADRI1的狀態(tài)，把數(shù)據(jù)送往相應(yīng)的子串口；
3）該子串口再把數(shù)據(jù)送往相連的串口設(shè)備。
當(dāng)串口設(shè)備向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其工作過程是：
1）SP2338的某個(gè)子串口從串口設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時(shí)，送給母串口；
2）SP2338的母串口把該數(shù)據(jù)再送給單片機(jī)串口，同時(shí)在ADRO0和ADRO1線上送出子串口的地址；
3） 單片機(jī)根據(jù)SP2338接收地址線ADRO0、ADRO1上的信號(hào)判定出由哪個(gè)串口設(shè)備發(fā)出的。
由于SP2338的每個(gè)串口都有自己的發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，因此擴(kuò)展后的三個(gè)串口就可以完全獨(dú)立地同時(shí)通信，就好像單片機(jī)同時(shí)擁有三個(gè)串口似的，若一個(gè)單片機(jī)有兩個(gè)串口，那么配上兩片SP2338就可以擴(kuò)展到6個(gè)串口。
SP2338每個(gè)子串口的波特率都可以達(dá)到9600bps，SP2338工作時(shí)需要配一個(gè)晶振，該晶振F OSC的頻率與母串口的波特率有如下關(guān)系：
K母=1920*Fosc，
與子串口波特率的關(guān)系如下：
：K子=480*Fosc，
因此，如果子串口采用9600波特率， 根據(jù)以上公式，F(xiàn)osc=20MHz。而母串口的波特率必須達(dá)到388400bps。這樣與SP2338的母串口相連的單片機(jī)串口的波特率達(dá)到388400bps，若單片機(jī)采用非11.0592M 的工作晶振，則波特率會(huì)有偏差，不過，SP2338允許波特率誤差為2.5%。在我研制的汽車行駛記錄儀中，系統(tǒng)采用的是24MHz的工作晶振，用定時(shí)器2作波特率發(fā)生器，并設(shè)：RCAP2H = 0xFF，RCAP2L =0xEC，可以正常通信。
由于某些單片機(jī)采用其他規(guī)格的晶振工作，達(dá)不到這么高的波特率，想把母串口的波特率降下來，則不僅僅是把單片機(jī)的波特率降下來，還要根據(jù)上面的公式，重新計(jì)算Fosc，把SP2338的工作晶振也換成合適的才行。
2.SP2338在汽車行駛記錄儀中應(yīng)用

1）圖2是硬件連接邏輯圖
由于SP2338是單片機(jī)串口與其他串口設(shè)備的轉(zhuǎn)接者，因此相對于單片機(jī)來說，SP2338是Tx3與單片機(jī)的RXDM相連，SP2338的Rx3要與單片機(jī)的TXDM相連。
2） 軟件實(shí)現(xiàn)
由于SP2338一上電就能正常工作，不需要任何初始化操作，因此不需要在軟件中初始化。而SP2338的母串口與三個(gè)子串口是循回連續(xù)交換數(shù)據(jù)的，因此，
① 當(dāng)SP2338從串口設(shè)備接收到數(shù)據(jù)通過母串口送到單片機(jī)的串口線上時(shí)，單片機(jī)應(yīng)及時(shí)把數(shù)據(jù)讀走，并且判定ADRO0和ADRO1的狀態(tài)，否則容易造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。因此在單片機(jī)上要用串口中斷。
② 當(dāng)單片機(jī)向外部串口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，一定要按照先向子串口0發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，再向子串口1發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，再向子串口2發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，再執(zhí)行一條NOP命令的時(shí)序發(fā)送數(shù)據(jù)，依此循環(huán)。若外部的串口設(shè)備沒有三個(gè)，則分別如下處理：
A．若上位機(jī)只需向一個(gè)子串口發(fā)送數(shù)據(jù)，先向該串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，再執(zhí)行4條‘NOP’命令，其后再向該子串口發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)。
B．若上位機(jī)只需向兩個(gè)子串口發(fā)送數(shù)據(jù)，則可以分別向兩個(gè)串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，再執(zhí)行3條NOP命令，再分別向這兩個(gè)串口發(fā)送下一字節(jié)的數(shù)據(jù)。
串口中斷流程圖3所示。

4.結(jié)語
我在研制汽車行駛記錄儀中使用了一片SP2338，把單片機(jī)一個(gè)串口擴(kuò)展成三個(gè)全雙工的串口，使汽車行駛記錄儀可以與串行打印機(jī)、上位機(jī)和GPS等串口設(shè)備進(jìn)行通信，符合國家GBT/19056-2003《汽車行駛記錄儀》標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，取得了滿意的效果。