关于多种接口扩展为串口的实用案列

由于现在很多mcu的自带串口数量不超过4个,但是由于实际工程的需要,往往自带的串口数量无法满足连接较多外设的需要,这时就需要用到一种接口的扩展芯片。在国内,目前这种芯片市场占有率最高的就是为开微电子有限公司的wk系列产品。wk系列产品有着性价比高、稳定性强、超大fifo和主接口丰富的特点,以及提供完善的售后服务,受到了业界的认可,这里还提供了wk产品在实际工程当中的应用方案。wk2114 在车载综合信息平台上的应用
随着车联网的发展,传统的车载多媒体导航系统向着车载综合信息平台方向发展,车载综合信息平台除了传统的 gps 导航和多媒体功能外,具备更多的如安防、辅助驾驶、远程监控诊断等,需要接入更多的外部模块。现有的主控芯片最多具备的 4 个串口无法满足应用,需要进行串口扩展。
本方案设计中选用 uart 接口的 wk2114 进行串口扩展,将一个 uart 接口转换扩展为 4 个标
准 uart 硬件串口。
系统构成:
车载导航产品嵌入式系统的硬件平台一般是以一颗通用的 cpu 为主,辅以图形加速芯片,存储芯片,外围接口芯片等,再接众多的外设模块构成,可选择的嵌入式操作系统有 wince,linux,vxworks等,再加上导航引擎,电子地图和用户操作界面等组成。
wk2114 主接口为 uart,嵌入式平台通过 uart 接口同 wk2114 相连,wk2114 可以扩展 4个子串口分别连接 gps 模块,倒车雷达模块,蓝牙模块,胎压监测等。
基于 pc/104 构架无人机机载计算机串口扩展应用方案
无人机广泛采用的 pc/104 机载计算机是一种模块化,高可靠,可扩展的嵌入式工业计算机,广泛应用于工业控制、航空航天等领域。无人机系统中,部分传感器、控制模块、任务模块通常采用串行接口通信。随着无人机的发展,需要接入的外设和传感器越来越多,pc/104 计算机自带的 4 个串口在实际应用中不能完全满足需求,需要进行串口扩展。
本设计方案中选用 1 路 uart 串口扩展 4 路 uart 串口的 wk2114 进行串口扩展,原理示意图如下图。pc/104 模块的串口 1 和 2 分别连接 2 片wk2114,扩展出 8 个硬件串口,通过 rs422/232 电平转换后与多种外部外设连接。
pc/104架构下的串口扩展串口设计方案
该应用方案优势:
简单灵活:通过主板的 1 个串口扩展出 4 个标准硬件串口,主串口工作速率>115kbps,扩展串口工作在 9.6-38.4kbps,最多可以的扩展出 16 个硬件串口,简单灵活。
2、 稳定高效:相对于 pc/104 自带串口的 16 级 fifo  ,扩展的硬件串口具备 256 级收发独立fifo,可以提供更大的输入输出缓存,有效提高数据收发的稳定性。                 
3、 更高实时性:扩展串口通过优先级更高的外部中断与 pc/104 连接,中断触发可设置,能有效提高系统实时性。
4、 方便测试和模拟仿真:所有外设都通过串口接入,可以在 pc/104 的串口接入串口测试和模拟仿真设备,方便的实现测试和模拟仿真。
6.3 “树莓派”系统的串口扩展应用和教学示例       
树莓派是只有信用卡大小,成本仅 25-35 美元的微型计算机,可搭载开源的 linux 系统和应用, 由 raspberry pi 非营利基金会在 2012 年推出,2016年推出的升级版 pi 3,处理器速度比 pi 1 快 10 倍,内存也加倍,并且能搭载 windows 10。到 2015 年,全球的树莓派已经销售了千万套,用户中教育、工业、创客用户大致各占三分之一。
树莓派的 gpio 中自带一个 uart 串口,该串口默认为系统调试接口,实际应用中当树莓派需要接更多的外设如各种传感器、控制模块、gps、蓝牙、红外模块等,这些设备多广泛使用串行接口(uart\rs232\485),因此需要对树莓派进行串口扩展。本方案中选用 wk2114 进行串口扩展, 可以通过跳线选择,灵活实现通过树莓派上的 uart 接口扩展 4 个增强型串口。
该应用方案优势:
1、稳定运行:现有树莓派扩展串口方案一般是通过多个 usb 转换串口实现,在实际应用多个中该方案普遍存在工作不稳定的问题。通过 uart 接口桥接扩展串口,是工业领域普遍采用的串口扩展方式,具备较高的稳定性,适用于需要长期稳定运行的系统使用。
2、灵活扩展:wk2114 提供 uart 接口与树莓派连接。扩展出来的 4 个增强型串口,可以连接 rs232,蓝牙红外等各种接口,实现多种外设的灵活接入。
3、开源学习:本参考设计给出了树莓派在 linux 下的 uart 扩展串口及控制 gpio 的驱动代码和示例,为深入学习树莓派 linux 的设备驱动编程提供了很好的手段
wk2168在车载综合信息平台上的应用
随着车联网的发展,传统的车载多媒体导航系统向着车载综合信息平台方向发展, 车载综合信息平台除了传统的 gps 导航和多媒体功能外,具备更多的如安防、辅助驾驶、远程监控诊断等,需要接入更多的外部模块。现有的主控芯片最多具备的 4 个串口无法满足应用,需要进行串口扩展。本方案设计中选用 uart 接口的 wk2168 进行串口扩展,将一个 uart 接口转换扩展为 4 个标准uart 硬件串口。
系统构成:
车载导航产品嵌入式系统的硬件平台一般是以一颗通用的 cpu 为主,辅以图形加速芯片,存储芯片,外围接口芯片等,再接众多的外设模块构成,可选择的嵌入式操作系统 wince,linux,vxworks 等,再加上导航引擎,电子地图和用户操作界面等组成。wk2168 主接口为uart,嵌入式平台通过 uart 接口同 wk2168 相连, wk2168 可以扩展 4 个子串口分别连接 gps 模块,倒车雷达模块,蓝牙模块,胎压监测等。
wk2168在物流pos机中的应用
现在越来越多的手持终端都会集成丰富的功能,所以也就会增加比较多的功能硬件模块,比如我们常见的读卡器模块、 gps 模块、无线通信模块、打印头模块、扫描仪模块、指纹阅读器模块等。而这些模块通常都是用 uart 接口来实现和主 cpu 来实现通信的。
   本设计采用了三星的s5pv210作为主控cpu,运行linux、安卓、wince7.0系统平台都可以,然后使用wk2168串口扩展芯片实现不同串口模块的搭载,具体的串口扩展模块包括读卡器、gps、串口打印机、串口扫描仪等。
wk2168在汽车充电桩中的应用
随着国际石油价格的上涨和世界各国环境保护意识的增强,新型能源汽车成为汽车行业的发展趋势,世界各大汽车企业都在研究各种新能源的核心技术,我国随着政策的不断出台与能源的约束,新型能源汽车需求开始回暖,东风集团、一汽集团、上汽集团、奇瑞等都在积极抢占新型能源汽车市场,并且有了自己的产品发展体系与发展方向。
新能源汽车的发展伴随着的就是充电桩的发展。现代越来越多的充电桩都会集成丰富的功能,所以也就会增加较多功能的模块,比如我们常见的触摸屏、读卡模块、红外模块、gps 模块、无线通信模块、打印头模块、电度表模块等。而这些模块通常都是用uart 接口来实现和主 cpu 之间通信。
本设计采用 arm(cortex-a9)主控芯片,然后可以使用 wk2168 串口扩展芯片实现不同串口模块的搭载,具体的串口扩展模块包括触摸屏、读卡模块、红外模块、gps 模块、无线通信模块、打印头模块、电度表模块等。
wk2168在广告机中的应用
随着互联网技术的发展和进步,许多传统的行业正在逐步的改变。以信息技术为代表的高新技术的发展,大大地推进了商品市场的全球统一进程,使广告行业也相应的发生了一场深刻的革命。
广告机利用音视、文字交互在液晶屏、led 屏显示成为一种新型的传媒为主的市场, 展示更生动性、创造性广告。广告机的广泛应用,使得广告机好比是一把锁链接着各个领域,广告机在公交车、长途汽车、出租车、酒店、饭店、银行、学校、购物中心、汽车站、火车站、地铁站、地铁列车、高速列车、医院、专卖店、酒吧、ktv、售楼中心、展览馆、体育场、博物馆等公共场合出现。
现代越来越多的广告机都会集成丰富的功能,所以也就会增加较多功能的模块,比如我们常见的读卡器模块、gps 模块、无线通信模块、打印头模块、扫描仪模块等。而这些模块通常都是用 uart 接口来实现和主 cpu 之间通信。
本设计采用rk3288\rk3399主控芯片,是目前全球唯一一款可支持linux操作系统、高稳定、
面向工业应用的核心板平台。然后可以使用wk2124串口扩展芯片实现不同串口模块的搭载,具体的串口扩展模块包括读卡器、gps、打印机、串口扫描仪等。

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