VK3X多总线UART在嵌入式手持设备中扩展串口及Linux驱动设计

VK3X系列多总线UART芯片主要用于在嵌入式手持设备中扩展串口功能。随着嵌入式设备功能的不断增强，如蓝牙模块、GPS模块、GSM模块、红外模块、读卡器模块等设备与CPU/DSP进行通信的需求也日益增长。这些设备大多数通过UART接口与CPU连接，但由于CPU一般只提供有限的串口（通常为2-3个），这就需要对CPU的UART串口进行扩展。 传统的UART芯片由于尺寸和功耗的问题，并不完全适用于体积小、能耗低的手持设备。因此，本设计中采用了VK3X系列的低电压UART产品。VK3X UART的特点包括： 1. 工作电压范围：支持1.8V至3.3V。 2. 工作温度范围：从-45℃到+85℃。 3. 高传输速率：每个子通道支持最高1Mbps的传输速率。 4. 低功耗：在休眠模式下，最低电流仅为90uA。 5. 超小封装：采用QFN24（4x4x0.8mm）和QFN32（5x5x0.8mm）封装形式。 VK3X系列UART的内部结构包含主机接口、子通道部分、MODEM控制逻辑、中断控制逻辑、时钟发生器和多主机总线接口等。主机接口负责与CPU/DSP等主机进行连接，支持8位并行总线、SPI总线、UART、IIC等多种接口模式。这允许设计者根据实际需要选择合适的接口进行通信。 在嵌入式手持设备的扩展串口硬件设计中，VK3X系列提供以下几种扩展方案： 1. UART和IIC总线扩展低速串口设计：适用于速度要求不高的GPS手持设备，可以将一个标准3线异步串口扩展为2～4个通道。 2. SPI总线扩展高速串口设计：适用于需要高速数据传输的设备，如GPS智能手机，可以将高速SPI同步串行口扩展为2-4个通道。 3. SPI/8位并行总线扩展高速串口及IO设计：适用于需要同时扩展串口和IO功能的系统，如智能双模手机。VK3X的8位并行总线接口模式能够减少引脚数量，简化软件设计，同时还能够为系统提供GPIO扩展功能。 在Linux系统下设计VK3X系列UART的串口驱动时，需要考虑Linux内核的版本，比如Linux2.6版本中采用的新的驱动模型。为了与Linux系统兼容，开发者需要根据Linux内核的API进行驱动程序的编程。VK3X系列UART在Linux下的驱动设计需要注意如何通过主机接口实现与Linux系统中相应的串口驱动程序对接，以及如何处理中断、串口参数配置等问题。 在实现VK3X系列UART的Linux驱动时，涉及到的主要编程工作包括： - 串口初始化：配置串口参数，如波特率、数据位、停止位和校验位。 - 中断管理：处理接收和发送中断，以及可能的错误中断。 - 缓冲区管理：实现数据读写缓冲区的管理，保证数据传输的稳定性和效率。 - 设备文件操作：实现对串口设备文件的操作函数，如打开、关闭、读、写、控制等。 - 功耗管理：实现设备的休眠和唤醒机制，降低设备功耗。 在进行驱动开发时，还需要考虑到硬件资源和性能限制，进行适当的优化。例如，利用Linux提供的电源管理接口，实现设备在空闲时自动进入低功耗状态。此外，驱动程序需要能正确处理各种异常情况，确保系统稳定运行。 总结来说，VK3X多总线UART的嵌入式手持设备扩展串口解决方案，通过硬件设计与Linux下驱动开发紧密结合，实现了对传统串口设备的扩展，并满足了手持设备的高性能与低功耗要求。该方案不仅为设计者提供了多种灵活的串口扩展模式，还通过优化的驱动设计，保证了系统在各种复杂应用场景下的稳定运行。