串口的扩展使用
串口扩展芯片介绍
在工业自动化、智能家居、医疗设备等领 域，串口扩展芯片的应用价值非常高，它 能够简化系统设计、提高设备间的通信效 率，从而提升整个系统的性能和稳定性。
未来发展趋势和展望
发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的不断 增长，串口扩展芯片的发展趋势主要体 现在以下几个方面：更高的传输速率、 更强的兼容性和可扩展性、更低的功耗 和更小的体积。
串口扩展芯片通过将多个串口通信接口集成在一块芯片上，实现多个设备同时与计 算机进行通信。
串口扩展芯片可以提供更多的接口数量、更高的通信速率以及更丰富的功能，如支 持热插拔、自动检测端口号等。
03
常见串口扩展芯片的种类 和特点
8250/16550芯片
总结词
早期串口扩展芯片，功能简单，速度较慢。
详细描述
物联网设备
在物联网设备中，如智能传感器、智能网关等，需要实现设备间的通信和控制， 串口扩展芯片可以提供稳定可靠的通信接口。
05
串口扩展芯片的选购和使 用注意事项
选购要点
兼容性
选择兼容性好、支持 多种协议的串口扩展 芯片，以便能够与各 种设备进行通信。
接口类型
根据实际需求选择合 适的接口类型，如 RS-232、RS-485、 TTL等。
传输速率
根据实际需求选择合 适的传输速率，以满 足数据传输的需求。
驱动程序
选择提供完整、易于 安装的驱动程序的串 口扩展芯片，以便能 够更好地与计算机进 行通信。
价格
在满足性能要求的前 提下，选择性价比高 的串口扩展芯片。
使用注意事项
接地
确保良好的接地，以减少信号 干扰和噪声。
防雷击
在雷雨天气中，应采取措施防 止雷击对串口扩展芯片造成损 坏。
串口扩展方案
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。
怎样给台式电脑扩展串口
怎样给台式电脑扩展串口
前有很多电脑都没有串口，或只有一个串口，但是好多设备都需要用到串口，甚至需要几个串口，根本不够用，现在我来教你给电脑扩展串口的办法。
下面是店铺收集整理的怎样给台式电脑扩展串口，希望对大家有帮助~~
给台式电脑扩展串口的办法
工具/原料
电脑
USB-串口转换器
方法/步骤
先把USB-串口转换器和驱动软件准备好，并把驱动软件PL2302HX拷贝到电脑上(我先把它拷贝到D盘根目录下)。
然后把USB-串口转换器插到电脑USB接口上，电脑会自动弹出安装驱动的界面。
选择从列表或指定位置安装，按下“下一步”按钮。
显示下面界面，按下“浏览”按钮，找到你放置在电脑中的驱动文件PL2302HX，并选择Drive/98ME_20011_2KXP_20024文件，并按下“确定”按钮。
按下“下一步”按钮，开始安装驱动了，安装完成后按下“完成”按钮。
安装完成后，查看我的电脑的属性，并按下“设备管理器”按钮。
找到端口下面的通讯端口，并双击它，弹出设置界面。
找到并按下端口设置，再按下“高级”按钮，这时可以在COM端口号下面选择你需要的串口，接下来只有按下“确定”按钮就可以了。
利用SPI总线扩展串口
概述随着电子技术的发展，各类电子设备已不再满足于某一单一功能，而是朝着多功能集成的方向发展，随着功能的增加，一个系统就不仅仅需要一个主机，还需要与多个外设配合工作以实现附加功能，因此主机与外设就必然需要进行数据传输，而这种传输一般会采用串口的方式以节约IO资源和增加传输距离。
而普通单片机控制器只提供1个串口，远不能满足多外设通讯的需求，因此串口扩展成为系统常常需要解决的问题。
串口扩展的方案比较多，但开发工作量、硬件成本、可靠性、指标存在一定差异。
鉴于速度、通用性及成本的考虑，SPI总线的应用非常广泛，因此利用SPI接口进行串口扩展也不失为实现串口扩展的一个好方式。
成都国腾微电子有限公司的GM814X芯片正是针对SPI扩串口的需求而设计开发的串口扩展专用芯片，可以帮助系统设计工程师轻松通过MCU的SPI接口实现扩串口的功能。
扩串口方案SPI总线SPI总线是由摩托罗拉公司提出的一种同步串行外围设备接口总线，主要用于微控制器和外围设备之间的串行传输。
SPI也能在多主设备系统中进行处理器的通信。
外围设备可以是简单普通的TTL移位寄存器，也可以是复杂完整的从系统，如LCD显示驱动器、模数转换器系统等。
SPI总线包含四条线：串行时钟(SCK)，主输出从输入(MOSI)，主输入从输出(MISO)，从设备选择(SS)。
总线系统中所有的SCK、MOSI、MISO引脚要连在一起。
系统中只有一个SPI设备可作主设备，其他连在总线上的SPI设备就成了从设备。
主设备将它的SCK和MOSI、MISO分别连到从设备的SCK和MOSI、MISO端。
SPI串行接口主要用于短距离的主机与从机的数据传送，具有连接电路简单、使用方便等优点，可为实现主机和从机及从外围设备的通信提供了一种简单、易行的方案。
GM814XGM814X芯片可以将一个标准SPI接口扩展成2个(GM8141)或4个(GM8142)标准的UART，所有扩展串口能以各自独立设置的波特率，帧长和校验方式，同时和SPI接口进行数据收发。
串口扩展方案
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。
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 2338 是一种新颖的串口扩展器，可将一个高波特率的扩展为 3 个，解决了普通单片机串口太少的问题。
文中给出该器件的主要特性、引脚说明及应用说明，并以 8952 单片 机为例给出多串口扩展应用电路及相应软件。
关键词串口扩展单片机 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串口，这 样就很难满足系统中一方面要与具有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 2338 多串口扩展器，可很好地解决此问题。
2 工作特性 2338 是采用低功耗工艺设计的多串口扩展芯片。
该器件可将一个高波特率的串口扩展为 3 个较高波特率的串口，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 个串口扩展为 3 个串口。
*全双工异步工作 4 个串口都为全双工异步工作模式。
*高工作速度 1200——9600 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 025 *接收波特率范围宽要求每个串口数据波特率小于 25 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 05μ *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 24——55 *低工作电流典型工作电流为 44 3 封装及引脚说明 该器件具有、和多种封装形式。
下面以封装形式为例，给出元件的封装及引脚排列，如图 1 所示。
引脚功能及说明见表 1 表 12338 引脚功能 名称编号类型 描述 018 串口 3 接收数据地址线 0117 串口 3 接收数据地址线 101 串口 3 发送数据地址线 012 串口 3 发送数据地址线 108 串口 0 数据接收 09 串口 0 数据发送 111 串口 1 数据接收 110 串口 1 数据发送 213 串口 2 数据接收 212 串口 2 数据发送 36 串口 3 数据接收 37 串口 3 数据发送 16 时钟输入 15 时钟输出 3,4,14-正电源 5-地 4 应用说明 2338 在使用时应遵循以下原则 ①2338 适用于串行数据为 8 位 的应用领域如数据位 7 为位，可选用 2337 器件； ②串口 0——2 为较高波特率的串口子串口。
单片机串行口IO端口扩展介绍
08
检查串行口IO端 口的电源供应是
否正常
09
检查串行口IO端 口的接地是否正
确
10
检查串行口IO端 口的抗干扰措施
是否正确
串行口IO端口扩展应 用案例
实际应用场景
智能家居：通过串行口IO端口扩展，实现对家电 设备的远程控制和监测。
工业自动化：通过串行口IO端口扩展，实现对工 业设备的远程监控和操作。
单片机与网络设备通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与网络设备的通信，实现网络控制和数据传输。
串行口IO端口扩展硬 件设计
硬件结构设计
单片机串行口IO端口 扩展硬件主要包括单 片机、串行口、IO端 口扩展芯片等部分。
IO端口扩展芯片负责 将单片机的IO端口进 行扩展，增加硬件的
IO端口数量。
利用单片机的IO 端口进行扩展
使用串行口扩展 板进行扩展
扩展应用实例
单片机与传感器通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与各种传感器的通信。
单片机与显示屏通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与显示屏的通信，显示各种信息。
单片机与无线模块通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与无线模块的通信，实现无线数据传输。
端口扩展程序
1 端口扫描：检测可用端口并进行编号 2 端口配置：设置端口参数，如波特率、数据位、停止位等 3 数据收发：实现数据的接收和发送 4 错误处理：检测并处理通信错误，如超时、数据丢失等 5 端口管理：实现端口的添加、删除、修改等操作 6 用户界面：提供友好的用户界面，方便用户操作和查看端口状态
校验方式等
串行通信接口：用于连 接串行设备的物理接口
串行通信波特率：数据 传输的速率，单位为bps
利用串行口扩展并行口
LOOP2:
MOV R7,#230
DJNZ R7,$
DJNZ R6,LOOP2
DJNZ R5,LOOP1
RET
TAB:
DB
11111110B
DB
11111101B
DB
11111011B
DB
11110111B
DB
11101111B
DB
11011111B
;流水花样数据表
DB
10111111B
DB
CLR P1.0 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI SETB P1.0 ACALL DELAY INC DPTR CJNE A,#0FFH,L1 DELAY: MOV R5,#20 LOOP1: MOV R6,#20
;关闭并行输出 ;开始串行输出 ;等待8位数据输出完毕 ;8位数据输出完毕，TI标志置0，准备下次输出 ;打开并行口输出 ;调用延时子程序 ;数据指针加1 ;判断流水花样是否结束 ;延时子程序
器。 引脚1为控制端，这里设置与P1.0相连。若STB=0，则
8位并行数据输出关闭，但允许串行数据从DATA输入；若 STB=1，则DATA输入端关闭，但允许8位数据并行输出；
引脚2为数据输入端（DATA）与单片机的RXD端相连； 引脚3为同步脉冲输入端（CLK）与单片机的TXD端相 连。
—4—
软件设计
01111111B
DB
10111111B
DB
11011111B
DB
11111011B
DB
11111101B
DB
11111110B
DB
0FFH
0FFH END
—7—
;流水花样结束标志
51系列单片机的串口扩展方案
２ ０ 年 ５月 ０８
软 件 导 刊
Ｓｏ ｔ ｒ ｆｗａ ｅＧｕ ｄ ｉｅ
ＶＯｌ ｏ５ ＿ Ｎ ． ７
Ｍａ ０ ８ ｖ２ ０
５ 系列单片机 的 串 口扩展 方案 １
鲍 梦． 刘智 萍
（ 西蓝 天 学院瑶 湖校 区公教 部计 算机教 研 室 ， 西 南昌 ３ ０９ ） 江 江 ３ ０ ８
配上 ２ Ｓ２ ３就 可 以扩展 到６ 串 口。 片 Ｐ３８ 个 Ｓ ２ ３ 每 个 子 串 １ 波 特 率 都 可 以 达 到 ９ ０ ｂ ｓＳ ２ ３ Ｐ ３８ ３的 ６ ０ ｐ ．Ｐ ３ ８
新 的全双 工 串行 口。Ｓ ２ ３ 适用 于 １ 起 始位 、个 数据 位 、个 Ｐ ３８ 个 ８ １
的母 串 口相 连 的 单 片 机 串 口的 波 特 率 达 到 ３ ８ ０ ｂ ｓ ８ ４ ０ ｐ ，若 单 片 机 采 用 非 １ ．５ ２ １ ９ Ｍ的 工 作 晶 振 ，则 波 特 率 会 有 偏 差 ，不 过 ， ０ Ｓ ２ ３ 允 许 波 特 率 误 差 为 ２５ Ｐ３８ ． ％
０Ｄ 、 时指 令０ ０ 。向Ｒ ～ Ｘ３ 的任 意 １ 接 收端 口写任 ｘ５延 ｘ０ ＸＯ Ｒ 中 个
意 数 据 即 可 将 Ｓ ２ ３ 唤 醒 。 但 由 于 Ｓ ２ ３ 的 唤 醒 时 间 需 要 Ｐ ３８ Ｐ ３８ ２ｍｓ 右 ，故 用 于 芯 片 唤 醒 的 数 据 将 不 会 被 主 机 接 收 。 因此 ， ５ 左 可 以先 发 送 １ 字 节 数 据 用 于 唤 醒 芯 片 ， 时 ２ ｍ 后 即 可 进 行 个 延 ５ｓ
与 子 串 口波特 率 的关 系如下 ：
Ｋ子 ＝ ８ ＊ ｏ ｃ． ４ ０Ｆｓ
因此 ， 如果 子 串 口采用 ９ ｏ 波 特率 ， 据 以上 公 式 ，ｏｃ ６０ 根 Ｆ ｓ＝ ２ ＭＨ ， ０ ｚ 而母 串 １ 的波特 率必 须达 到３ ８ ０ ｂ ｓ ３ ８４ ０ ｐ 。这 样 与Ｓ ２ ３ Ｐ ３８
扩展串口芯片
扩展串口芯片扩展串口芯片是一种用于扩展计算机串口接口的芯片，它能够增加计算机的串口接口数量，提高计算机的串口扩展性和灵活性。
扩展串口芯片通常被应用于需要大量串口接口的设备和系统，如工业控制、自动化设备、通信设备等。
扩展串口芯片的功能主要包括串口信号转换、串口数量扩展、串口速度控制、串口中断处理等。
首先，扩展串口芯片能够将计算机的串口信号转换为其他类型的信号，实现串口与其他接口的互连。
例如，通过扩展串口芯片，可以将计算机的串口信号转换为USB信号，从而实现计算机与USB设备的通信。
同时，扩展串口芯片还能够将计算机的串口信号转换为RS485信号，实现计算机与RS485设备的通信。
其次，扩展串口芯片能够增加计算机的串口接口数量，提供更多的串口接口供设备连接使用。
通过扩展串口芯片，可以将计算机原有的串口接口数量扩展到更多，从而满足设备对串口接口数量的需求。
这对于需要大量串口接口的设备和系统来说尤为重要，例如工业控制系统需要多个串口接口与各种设备进行通信。
此外，扩展串口芯片还能够控制串口的速度，实现串口通信的速度控制。
通过调节扩展串口芯片的参数，可以实现串口通信的速度调整，从而提高串口通信的速度和效率。
同时，扩展串口芯片还可以支持多种不同的串口速度，满足不同设备对串口速度的需求。
最后，扩展串口芯片还具备串口中断处理功能，可以实现串口数据的中断处理和传输。
通过扩展串口芯片，可以设置串口中断触发条件和中断响应函数，当串口数据满足触发条件时，扩展串口芯片会产生中断信号，并调用中断响应函数进行处理。
这对于需要实时处理串口数据的设备和系统来说十分重要，例如通信设备需要实时处理串口数据进行通信控制。
综上所述，扩展串口芯片是一种用于扩展计算机串口接口的芯片，它能够增加计算机的串口接口数量，提高计算机的串口扩展性和灵活性。
扩展串口芯片具备串口信号转换、串口数量扩展、串口速度控制、串口中断处理等功能，广泛应用于需要大量串口接口的设备和系统中。
串行口的扩展及74LS164的应用
串行口扩展应用摘要：本文主要是单片机串行口在方式0下发送数据，外接一片8位串行输入并行输出的同步移位芯片——74LS164。
通过开关控制相应的LED灯亮灭。
关键字：单片机74LS164 串行口74LS164介绍：8 位移位寄存器（串行输入，并行输出）电特性的典型值如下：型号fm Pn54/74164 36MHz 185mW54/74LS164 36 MHz 80mW当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QH）均为低电平。
串行数据输入端（A，B）可控制数据。
当A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。
当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。
引出端符号CLOCK 时钟输入端CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）A，B 串行数据输入端QA－QH 输出端极限值电源电压 (7V)输入电压………………………………… 5.5V工作环境温度54LS164…………………………………… -55～125℃74LS164…………………………………… -0～70℃储存温度…………………………………… -65℃～150℃74LS164是八位并出串行移位寄存器.功能是将数据串行移入,并行输出.P!4=VCC,P7=GND.P1=A,P2=B,两脚是数据串行移入口. P8=时钟. P9=清除.P3=QA,P4=QB,P5=QC,P6=QD,P10=QE,P11=QF,P12=QG,P13=QH是并行输出口.下图为74LS164与数码管的连接图。
1.系统分析（1）要求：通过开关控制相应的LED灯的亮灭。
（2）根据：MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口：RXD/ P3.0 ，TXD/P3.5，可同时发送和接收数据。
发送和接收数据均可工作在查询方式和中断方式，使用十分灵活，可很方便地与其它计算机或串行传送信息的设备实现双机、多机通信。
单片机多串口扩展
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。
串口的软硬件扩展及方案对比
嵌入式系统串口扩展问题
一、常用串口介绍
1、RS-232C 接口
1.1、 RS-232C 是 EIA （美国电子工业协会） 1969 年修订 RS-232C 标准。 RS-232C 定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。
TXD 计RXD 算 机 甲
TXD RXD 计 算 机 乙
3、RS-485 接口
TTL 电 平
双向仅需2条线
TTL 电 平
RS-485 是 RS-422A 的变型：RS-422A 用于全双工，而 RS-485 则用于半双工。RS-485 是一 种多发送器标准， 在通信线路上最多可以使用 32 对差分驱动器/接收器。 如果在一个网络中 连接的设备超过 32 个，还可以使用中继器。 RS-485 的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑 1 和逻辑 0。由于发送方需要两根传 输线，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为 它的阻抗低，无接地问题，所以传输距离可达 1200 米，传输速率可达 1Mbps。 RS-485 是一点对多点的通信接口，一般采用双绞线的结构。普通的 PC 机一般不带 RS485 接口，因此要使用 RS-232C/RS-485 转换器。对于单片机可以通过芯片 MAX485 来完 成 TTL/RS-485 的电平转换。在计算机和单片机组成的 RS-485 通信系统中，下位机由单片 机系统组成，上位机为普通的 PC 机，负责监视下位机的运行状态，并对其状态信息进行集 中处理， 以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场被控设备的工作状况。 系统中各节 点（包括上位机）的识别是通过设置不同的站地址来实现的。 接 性 能 单端 15(24kb/s) 200kb/s 1 1 ±3V 300Ω 3～7kΩ 3～7kΩ ±25 差动方式 1200(100kb/s) 10Mb/s 1 10 ±200mV 60kΩ >4kΩ 100Ω -0.25～+6 差动方式 1200(100kb/s) 10Mb/s 32 32 ±200mV 120kΩ >12kΩ 60 Ω -7～12 操作方式 最大距离/m 最大速率 最大驱动器数目 最大接收器数目 接收灵敏度 驱动器输出阻抗 接收器负载阻抗 负载阻抗 对共用点电压范围/ V 口 RS-232C RS-422A RS-485
串口扩展方案
串口扩展方案在现如今的数字化时代，串口扩展方案成为了重要的解决方案之一。
随着人们对设备互联的需求不断增长，串口的数量往往成为了限制因素之一。
本文将探讨串口扩展方案的重要性以及适用的场景，并提供一些实用的解决方案。
1. 串口的重要性串口作为一种通信接口，广泛应用于各类设备之间的数据交互。
在工业控制系统中，串口用于连接PLC、传感器、执行器等设备，实现数据的采集和控制。
在通信领域，串口常用于调试和与外设的连接，例如模块的升级和配置。
可以说，串口在现代设备中扮演着重要的角色，但受制于硬件的限制，设备往往只提供有限的串口接口。
2. 串口扩展的需求在实际应用中，很多场景需要连接大量的串口设备，例如工业自动化中需要同时连接多个传感器和执行器。
此时，设备提供的有限串口接口无法满足需求，这就需要通过串口扩展方案来解决问题。
串口扩展方案可以通过添加外部设备或者使用插卡等方式来增加串口接口数量，提供更多的串口供应。
3. 常见的（1）串口扩展器串口扩展器是一种常见的硬件方案，它可以通过连接到设备的串口接口上，实现串口数量的扩展。
串口扩展器通常具有独立的电源和控制芯片，可以提供稳定的信号传输和控制。
通过串口扩展器，用户可以方便地连接更多的串口设备，同时保持原设备的串口接口不变。
（2）USB转串口适配器USB转串口适配器是另一种常见的串口扩展方案。
它可以通过连接到设备的USB接口上，实现串口与USB之间的互相转换。
使用USB转串口适配器，用户可以在不改变原有设备的情况下，通过USB接口连接串口设备。
USB转串口适配器通常具有小巧的外形和良好的兼容性，适用于普通计算机和移动设备等。
（3）网络串口服务器网络串口服务器是一种便捷的串口扩展方案，它通过将串口信号通过网络传输，实现远程访问和控制。
用户可以通过网络访问串口设备，实现数据的读取和控制。
网络串口服务器通常具有良好的兼容性和可扩展性，可以满足大规模的串口扩展需求。
4. 选择适合的串口扩展方案在选择串口扩展方案时，需要根据实际需求和应用场景进行综合考虑。
串口扩展方案
串口扩展方案在现代技术应用中，串口通信是一种非常重要的通信方式之一。
串口通信通过串口线连接设备，可以实现设备之间的数据传输和通信。
然而，在某些情况下，单个串口的数量可能无法满足需求，这时候就需要考虑串口扩展方案。
串口扩展方案是指通过一定的硬件和软件设计来扩展串口的数量，以满足特定应用场景的需要。
串口扩展方案通常包括硬件层面和软件层面两部分。
在硬件层面上，串口扩展方案通常需要使用串口扩展芯片或模块。
这些芯片或模块可以提供额外的串口接口，从而增加系统的串口数量。
常见的串口扩展芯片或模块有UART（通用异步收发器）、USB转串口模块、PCIe串口卡等。
这些设备通常具有多个串口接口，可以通过连接到主机来实现串口的扩展。
在软件层面上，串口扩展方案通常需要开发相应的驱动程序或库。
这些驱动程序或库可以与操作系统进行交互，实现对串口扩展设备的控制和数据传输。
同时，还需要开发相应的应用程序，以实现对扩展串口的应用和管理。
在软件层面上，串口扩展方案还可以利用现有的串口通信协议和通信方式，对扩展串口进行配置和控制。
串口扩展方案的应用非常广泛。
例如，在工业自动化领域，需要对多个设备进行串口通信，以实现设备之间的数据传输和控制。
串口扩展方案可以通过增加串口接口，使得多个设备可以同时进行串口通信，提高工作效率和通信质量。
此外，在物联网领域，需要对多个传感器进行数据采集和通信，串口扩展方案可以通过增加串口接口，方便传感器与终端设备之间的数据交互。
然而，串口扩展方案也存在一些挑战和考虑因素。
首先，需要根据实际需求选择合适的串口扩展设备。
不同的设备有不同的接口和性能特点，需要根据具体需求进行选择。
其次，在开发软件层面时，需要考虑兼容性和稳定性问题。
在不同的操作系统和平台上，可能需要针对不同的硬件和接口进行相应的驱动程序和应用程序的开发。
总之，串口扩展方案是一种有效的手段来满足特定应用场景下的串口需求。
通过合理选择硬件设备和开发相应的软件，可以实现串口的扩展和应用。
CD4052 单片机串行口扩展技术应用
CD4052 单片机串行口扩展技术应用CD4052 是一种数字控制的模拟数据选择/ 分配器,本文将它用于UART串口扩展,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、引脚说明及电气特性,并以A T89C51 单片机为例给出多串口扩展应用电路。
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CD4052 做多串口扩展器,可很好地解决此问题。
2 封装及引脚功能该器件具有SOP、SOIC、TSSOP和PDIP四种封装形式,皆是16 个引脚。
图1 所示为其PDIP封装引脚分布图,图2 是CD4052 的逻辑图,数字控制真值表见表1。
图1 CD4052PDIP引脚分布图3 工作特性CD4052 模拟数据选择/ 分配器是数字控制的模拟开关,具有低导通阻抗和非常低的关断泄漏电流。
315V 的数字信号可以控制15VP- P 的模拟信号。
例如,若VDD = 5V , VSS = 0V , VEE = - 5V ,则的数字信号可以控制- 5V + 5V 的模拟信号输入输出。
数据选择器在整个VDDVSS 和VDDVEE 范围具有非常低的静态功耗,而且与控制信号的逻辑状态无关。
图2 CD4052 的逻辑图表1 真值表CD4052 是一个独立的4 通道数据选择器,具有二进制控制输入端A、B 和一个禁止输入INH。
A、B的四种二进制组合状态用来在四对通道中选择其中的一对,当逻辑“1”加到INH 输入端时,所有的通道都关闭。
CD4052 的器件特性为:1) 宽范围的数字和模拟信号电平:数字315V ,模拟可达15VP- P。
并口扩展技术和串口扩展技术
一、概述随着科技的不断发展，各种智能设备的应用日益广泛，而这些设备往往需要通过接口与其他设备进行通信和数据传输。
在这种情况下，并口扩展技术和串口扩展技术成为了不可或缺的重要部分。
本文将从技术原理、应用场景、发展趋势等方面深入探讨这两种技术，旨在为读者提供全面深入的了解。
二、并口扩展技术1. 技术原理并口扩展技术是指通过并行接口来扩展设备的连接数量和功能。
它采用并行传输的方式，可以同时传输多个比特的数据，具有传输速度快的特点。
通常使用并口接口来连接打印机、扫描仪、摄像头等外部设备，实现数据传输和设备控制等功能。
2. 应用场景并口扩展技术在计算机、工业自动化、通信设备等领域有着广泛的应用。
工业控制系统常常需要连接多个传感器和执行器，通过并口扩展技术可以实现对这些设备的同时监控和控制。
在传统打印机和扫描仪等外设仍然使用并口接口的情况下，也需要并口扩展技术来连接更多的设备。
3. 发展趋势随着数字信号处理技术的不断成熟和发展，数字接口的应用逐渐增多，而并口接口由于其传输速度慢、线缆多等缺点逐渐被淘汰，因此并口扩展技术的应用范围将逐渐减小。
但在特定领域仍然会有一定的市场需求，尤其是一些老旧设备的维护和更新中仍然需要使用并口扩展技术。
三、串口扩展技术1. 技术原理串口扩展技术是指通过串行接口进行数据传输和设备连接的技术。
串口传输是逐位传输的方式，具有传输距离远、线缆简单等优点，通常使用在远距离通信和对传输速度要求不高的场景中。
2. 应用场景串口扩展技术在工业自动化、通信设备、安防监控等领域有着广泛的应用。
在工业控制系统中，需要对分布在不同位置的设备进行数据采集和控制，通过串口扩展技术可以实现长距离的数据传输和设备连接。
在安防监控系统中，摄像头、门禁等设备通常需要与中心监控系统进行数据交换，串口扩展技术可以满足这些设备的通信需求。
3. 发展趋势随着通信技术的不断进步，以太网、无线通信等技术在数据传输和设备连接方面的优势逐渐显现，串口扩展技术在某种程度上受到了一定的冲击。
第12章串行口扩展技术
MC14489等各种芯片。
16
SPI从器件要具有SPI接口。主器件是单片机。 目前已有许多机型的单片机都带有SPI接口。但对
AT89S51，由于不带SPI接口，SPI接口的实现，
可采用软件与I/O口结合来模拟SPI的接口时序。
17
12.4 I2C总线的串行扩展介绍
I2C总线，PHILIPS推出，使用广泛、很有发展
2
单片机的串行扩展技术与并行扩展技术相比具有显著
的优点，串行接口器件与单片机接口时需要的I/O口线很 少（仅需1～4条），串行接口器件体积小，因而占用电路 板的空间小，仅为并行接口器件的10%，明显减少电路板 空间和成本。
除上述优点，还有工作电压宽、抗干扰能力强、功耗
低、数据不易丢失等特点。串行扩展技术构图
13
SPI典型应用是单主系统，一台主器件，从器件通
常是外围接口器件
扩展多个外围器件时，SPI无法通过数据线译码选
择，故在扩展多个SPI器件时，单片机应分别通过
I/O口线来分时选通外围器件。
在SPI串行扩展系统中，如果某一从器件只作输入
或只作输出时，可省去一条数据输出（MISO）线或 一条数据输入（MOSI）线。
5
除地址编码外，片内还包含收发控制和电源存储电路。
这些芯片的耗电量都很小，从总线上馈送电能到大电容
中就可以工作，故一般不需另加电源。
单总线构成的分布式温度监测系统
6
上图为一个由单总线构成的分布式温度监测系统 单芯片挂线图，系统中可以多个带有单总线接口 的数字温度传感器DS18B20芯片都挂在单片机的
前途的芯片间串行扩展总线。
只有两条信号线，一是数据线SDA，另一是时
钟线SCL。
嵌入式系统中扩展串行口的几种方法
为 ０００ 时写命令字 引脚 ＭＳ 为 １ ＳＰ２３３８ 唤醒 但由于 ＳＰ２３３８ 的唤
ＳＴＡＤＤ２￣ＳＴＡＤＤ０ 为 ０００ 时读命令 醒时间需要 ２５ｍｓ 左右 故用于芯片
字 进行工作方式设置时 芯片的 唤醒的数据将不会被主机接收 因
帧格式和母串口工作波特率与上一 此 可以先发送一个字节数据用于
134 2006.7 电子设计应用
万方数据
嵌入式系统
讯 并且通讯过程完全由主机控制 的帧格式为１１ｂｉｔ 母串口波特率为
的系统 多通道模式下 各子串口 ７２００ｂｐｓ
波特率相同 允许所有子串口同时
基于 ＳＰ２３３８ 的串行口扩展
与母串口通讯 母串口以子串口波
Ｓ Ｐ ２ ３ ３ ８ 是采用低功耗 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ
参考文献 １． 刘毓梅等 通过异步串口扩 展芯片 ＧＭ８１２３／２５ 的原理和应用 成都国腾微电子公司 ２００４ ２．李华艾编 Ｍｃｓ－５系列单片机 实用接口技术 北京航空航天大学 出版社 ２００１
136
133 发出一个中断 调用中断例 程 利用掉电保护电路所维持的工 作时间保存当前打印位置 系统停 止工作 待重新上电后检测到 打 印未完成 标志 则读出最后一张 发票明细数据 从断电时记录的位 置继续打印出一张完整的发票 并 清除标志
相似文献(10条)
数据安全性处理 税控收款机集商务 税控 管 理等功能于一体 对数据的传输和 存储要求相当高 需要能够正确地 传输 存储 生成及反馈数据 因 此 对安全性的要求也相当高 本 系统的安全性设计从以下几个方面 来体现 系统中采取了用户权限分级管
理的方法 设置了三种具有不同操 作权限的角色 系统管理员 收款 员 税务稽查员 用户与角色关联 用户密码采用 ６ 位 ￣８ 位数字 密码 以密文形式存储在Ｆｌａｓｈ内 进入相 应的用户模式都要通过对应的密码 校验 才能够登录税控收款机 执 行本用户级的相应操作
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数据传输
• 读写串行端口与读写文件采用的函数相 同，即ReadFile、WriteFile。 • Windows CE不支持重叠IO操作，也称异 步操作，当有多个线程进行IO操作时， 应用程序可以使用WaitCommEvent函数 阻塞线程，直至发生特定的通讯事件， 以协调多个线程。
串口通信基本过程（2/2）
• 在串口上传输数据，根据约定，在传输 过程中进行校验。 • 不需要此串口时，关闭串口，即释放串 口以供其它应用程序使用。
串口通信编程（1/3）
• 用于串行通信的函数和结构在winbase.h 头文件中定义。在基于Windows 的设备 上通过串行通信端口读写的任务由调用 文件读写函数完成。 • CreateFile 打开串行口。 • GetCommState 获取串口的当前控制设置数据。
• PortDCB.StopBits = ONESTOPBIT;// 停止位 • SetCommState(hSerial, &PortDCB);//写DCB
超时控制
• 为了防止意外情况使串口读写无休止地 等待，超时设置由COMMTIMEOUTS 结 构定义 。 • 通过调用GetCcommTimeOuts 函数获得 当前的设置。 • 用SetCommTimeOuts 函数来完成设置。
第5章串口编程
宋维
串口的编程
串行口通信
本节课程主要知识点 • 串口的编程 • 串口通信的扩展使用
• 在Win32下，可以使用两种编程方式实现串 口通信，其一是使用ActiveX控件，这种方 法程序简单，但欠灵活。其二是调用 Windows的API函数，这种方法可以清楚地 掌握串口通信的机制，并且自由灵活。本 文我们只介绍API串口通信部分。
配置串口的代码
• • • • • • DCB PortDCB; PortDCB.DCBlength = sizeof(DCB); GetCommState(hSerial, &PortDCB);//读DCB PortDCB.BaudRate = 115200; // 波特率 PortDCB.ByteSize = 8; //数据位 PortDCB.Parity = NOPARITY; //校验位
超时控制的代码
• COMMTIMEOUTS CommTimeouts; • GetCommTimeouts(m_hSerial, &CommTimeouts); 获得当前超时参数 • CommTimeouts.ReadIntervalTimeout = MAXDWORD; • CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 10; • CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 10; • CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 50; • CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 100; • SetCommTimeouts(hSerial, &CommTimeouts); 设置当前超时参数
发送超时控制
• ReadIntervalTimeout 是指两个字符传送 之间的超时时间。 • 一次读操作的超时时间等于要接收的字 符数 乘以ReadTotalTimeoutMultiplier ， 再加上ReadTotalTimeoutConstant。
发送超时控制
• WriteIntervalTimeout 是指两个字符传送 之间的超时时间。 • 一次写操作的超时时间等于要发送的字 符数 乘以WriteTotalTimeoutMultiplier ， 再加上WriteTotalTimeoutConstant。
• 无论那种操作方式，一般都通过四个步骤 来完成： （1） 打开串口 （2） 配置串口 （3） 读写串口 （4） 关闭串口
串口通信基本过程（1/2）
• 按协议的设置初始化并打开串行口，如 果串口没有被其他应用程序占用，则该 应用程序占用该串口。 • 通知Windows ，本应用程序需要这个串 口，并封锁其他应用程序使它们不能使 用此串口。 • 配置该串行口。
• 串口的操作可以有两种操作方式：同步操 作方式和重叠操作方式（又称为异步操作 方式）。同步操作时，API函数会阻塞直到 操作完成以后才能返回（在多线程方式中， 虽然不会阻塞主线程，但是仍然会阻塞监 听线程）；而重叠操作方式，API函数会立 即返回，操作在后台进行，避免线程的阻 塞。
串口操作四个步骤
配置串口
• 设置波特率、数据位、奇偶校验位、停 止位和流控制方式，并且可以恢复缺省 值。 • 使用GetCommState(hComm,＆dcb)读 取当前串口设备控制块DCB（Device Control Block）设置。 • 修改后通过SetCommState(hComm,＆ dcb)将其写入。
– – – – 访问类型为GENERIC_READ |GENERIC_WRITE 共享模式为0 创建标志为OPEN_EXISTING 模板句柄为NULL
• 如果端口不存在，则返回
– ERROR_FILE_NOT_FOUND
初始化串行口典型代码
• hSerial = CreateFile(L"COM1:", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); • 如果能够正常打开串口，hSerial应该返回的是 串口的句柄。
串口通信编程（2/3）
• SetCommState 按照DCB结构的数据配置串行口。 • GetCommTimeouts 获得指定通信设备上所有读/写操作的超时参 数。 • SetCommTimeouts 设置指定通信设备上所有读/写操作的超时参数。 • WriteFile 向串行口写数据，这样将把数据传送给串行口 连接的另一端设备。
串口通信编程（3/3）
• ReadFile 从串行口读数据，这样将接收串行口连 接另一端的设备传过来的数据。 • SetCommMask 指定为通信设备监视的一组事件。 • GetComMask 获得指定通信设备的事件掩码值。
初始化串行口
• 首先用CreateFile 函数打开指定串口， 设置其中的参数