ESM3506多串口擴展方案
RK3506J是瑞芯微推出的高性能3核Cortex-A7應(yīng)用處理器，其功耗控制優(yōu)秀，外設(shè)資源豐富。ESM3506是成都英創(chuàng)基于RK3506J設(shè)計的全國產(chǎn)、工業(yè)級工控主板。ESM3506秉持英創(chuàng)主板一貫的易用性原則，將必要的外設(shè)板載化，可降低用戶應(yīng)用底板設(shè)計難度和成本。ESM3506與英創(chuàng)其他(基于NXP/TI/全志/瑞芯微等主流SOC平臺)ESMARC主板Pin-to-Pin兼容，可極大的方便用戶現(xiàn)有設(shè)備性能升級或國產(chǎn)化替代。
ESM3506工控主板(基于RK3506J)
RK3506J本身提供了5路應(yīng)用串口，在通訊管理，數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用場景中，通常有10路甚至20路以上獨立串口的應(yīng)用需求，這就需要對串口進行擴展。本文將介紹基于ESM3506精簡ISA總線的串口擴展方案。
ESM3506精簡ISA是基于RK3506J設(shè)計引出的、經(jīng)典易用的8-bit地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線，包括讀/寫信號，以及片選和地址鎖存，總共12條信號線，下面是ESM3506 ISA總線讀寫時序：
ESM3506 ISA總線時序
串口擴展芯片選擇南京沁恒微電子的CH438。CH438是包含了8個獨立的16C550兼容的UART擴展芯片，支持5、6、7或8個數(shù)據(jù)位以及1或2個停止位，支持寄、偶、無校驗、空白0、標志1等校驗方式。CH438為每個串口擴展了獨立的128字節(jié)收發(fā)FIFO緩沖器，在高波特率通訊或CPU高負載時，也能最大限度確保串口數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)。
ESM3506 ISA總線擴展CH438的硬件電路十分簡單，基本上只需要兩步：
l 將CH438的AMOD拉高，配置為復(fù)用地址模式。
l 除CH438的ALE需經(jīng)ISA_ADVn反向外，其他數(shù)據(jù)/控制信號直接與ESM3506 ISA總線相連即可。
完整的硬件電路連接如下圖如示：
ESM3506 ISA總線擴展8串口芯片CH438
ESM3506內(nèi)核中已經(jīng)包含了CH438驅(qū)動，系統(tǒng)在啟動過程中會自動測試硬件連接，將CH438串口注冊為TTYS設(shè)備。如下圖所示，ttyS1 ~ ttyS5為RK3506J自帶的5路串口，ttys6 ~ ttyS12為通過CH438擴展的串口，其在應(yīng)用程序中的使用方法與系統(tǒng)自帶的串口完全一致。
針對多串口應(yīng)用， ESM3506提供了兩個版本：
l 一是ESM3506主板集成CH438，直接提供12路應(yīng)用串口，可極大縮短用戶多串口方案的研發(fā)周期。
l 二是ESM3506主板引出ISA總線，用戶在應(yīng)用底板上擴展CH438。ESM3506 的ISA地址空間完全滿足兩片CH438的擴展，加上RK3506J本身的5路串口，可快速的實現(xiàn)20路串口的應(yīng)用方案。
基于并行ISA總線的串口擴展方案，比SPI/I2C擴展串口速度更快，占用CPU性能更少。同時與USB擴展串口相比，數(shù)字ISA總線擴展在強電磁干擾環(huán)境中表現(xiàn)更為可靠，特別適合在工業(yè)場景中使用。