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wkmic 12/2016 WK2124串口扩展芯片应用手册 2 of 25
WK2124 串口扩展芯片应用手册
1.产品概述
WK2124 是 SPI
TM
接口的 4 通道 UART 器件,WK2124 实现 SPI 桥接/扩展 4 个增强功能串口
(UART)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2Mbps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256 BYTE FIFO,FIFO的中断可按用户需求进行编程触发点。
WK2124 采用 SSOP20 绿色环保无铅封装,可以工作在 2.5~5.0V 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 原理框图
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2.2 封装引脚图
WK2124 封装引脚图 SSOP20:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
WK2124
GND
SCS
SCLK
SDIN
SDOUT
RX4
TX4
VCC
/RST
/IRQ TX2
RX2
GND
TX1
RX1
TX3
RX3
VCC
OSCI
OSC0
2.3 硬件原理图
1、从原理图上分析,WK2124 和 MCU 之间的连接主要有 3 部分:
A、SPI 总线 :WK2124 通过 SPI 和 MCU 进行数据通信。SPI 会传输命令字节和数据字节。
B、中断:WK2124 的 IRQ 连接到 MCU 的外部中断输入引脚。这个连接不是必须的,如果没有
连接到 MUC 的外部中断输入引脚,那么就只能采用查询的编程方式实现对子串口的数据收发,效
率较低。
C、复位控制:WK2124 的复位引脚,低电平有效,时间长度为 10ms。复位以后,WK2124 的
所有寄存器值恢复到默认值,SPI 总线上的命令解析也会同时复位。
2、时钟电路:通常采用无源晶振,晶振大小和子串口波特率相关,(具体关系请参考数据手册
波特率编程章节)和晶振并联的匹配电阻是 1M 欧的,是必须的。
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3.SPI 接口时序与软件编程
3.1 WK2124 SPI 时序综述
WK2124 在 SPI 时序上遵循 SPI 标准时序;但是由于内部的硬件解析协议,WK2124 的 SPI 操作
时序也有一些自身的特点。
1、WK2124 作为 SPI 从设备,支持 SPI 模式 0,即在主机端需要设置 CPOL=0(SPI 时钟极性选择
位),CPHA=0( SPI 时钟相位选择位)。
2、特别的,就是片选信号:片选信号在空闲时应该保持为高电平,拉低片选信号作为一次读写
操作的开始,拉高作为一次操作的结束。
片选信号几种错误的操作:
A. 直接把片选信号接地,或者长期拉低,导致硬件解析协议解析错误。
B. 单个字节拉高拉低片选信号,这样也会导致硬件解析不了命令。
3.2 WK2124 写寄存器时序分析
写寄存器操作时序如图所示:先写入一个命令字节(Command Byte),随后写入相应的数据字
节,数据字节的寄存器地址自动增加。但是通常我们在编程的时候都是,先写入一个命令字节,然后
写一个数据字节,这边操作更加灵活。注意 SSEL(片选信号的控制)。
SPI 写寄存器
SPI
控制字节 CMD
数据字节 DB(写 N 个数据字节,寄存
器地址自动增加)
BIT
7
6
5
4
3
2
1
0
7
6
5
4
3
2
1
0
MOSI
0
0
C1
C0
A3
A2
A1
A0
D7t
D6t
D5t
D4t
D3t
D2t
D1t
D0t
MISO
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
编程参考:
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3.3 WK2124 读寄存器时序分析
读寄存器操作时序如图所示:先写入一个命令字节(Command Byte),随后芯片 MISO 线上会
返回相应的数据字节。返回数据字节的寄存器地址自动增加。通常编程都是先发送一个读命令,然
后接收返回的寄存器数据。
SPI 读寄存器
SPI
控制字节 CMD
数据字节 DB(读 N 个数据字节,寄存
器地址自动增加)
BIT
7
6
5
4
3
2
1
0
7
6
5
4
3
2
1
0
MOSI
0
1
C1
C0
A3
A2
A1
A0
X
X
X
X
X
X
X
X
MISO
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
HZ
D7t
D6t
D5t
D4t
D3t
D2t
D1t
D0t
编程参考:
3.4 WK2124 写 FIFO 时序分析
写 FIFO 操作时序如图所示:先写入一个命令字节(Command Byte),随后再写入相应的数据字
节,FIFO 地址自动增加。该操作可以一次向 FIFO 中写入多个数据,但是不能超过 256 个字节。通
常我们都会先查询 wk2124 的发送 FIFO 里有多少个字节等待发送,然后再确定能写入 FIFO 的字节
个数,否者如果 FIFO 已经满了,在写入数据,FIFO 就会溢出。