VK3X多总线UART在嵌入式手持设备中扩展串口及Linux驱动设计

  随着的功能增强，CPU/DSP需要与更多的功能模块连接，常见的诸如蓝牙模块，GPS模块，GSM模块，红外模块，读卡器模块等大多采用作为调试口，实际只有1-2个UART能用于连接外设模块，因此就需要对CPU进行UART串口

  传统的UART芯片因为尺寸，功耗等原因并不能完全满足手持设备的需要。考虑到手持设备对芯片的尺寸，功耗均有较严格的要求，本设计中选用专门为手持设备提供的1.8v低电压VK3X系列QFN封装UART产品作为串口扩展芯片。

  低电压版的VK3X系列UART支持1.8V-3.3V工作电压，-45℃到+85℃工作时候的温度，每个子通道支持最高1Mbps的传输速率，支持休眠及自动唤醒功能，最低休眠电流仅为90uA。采用QFN24（4x4x0.8mm）和QFN32(5x5x0.8mm)超小封装，完全满足手持设备的设计要求。

  VK3X系列内部结构包括主机接口，子通道部分，MODEM控制逻辑，中断控制逻辑几部分。

  主机接口为VK3X与CPU/DSP相连的接口，通过M1，MO模式选择信号线位并行总线，SPI总线，UART,IIC四种接口模式与主机相连。

  时钟发生器为芯片的提供时钟，可以用CLKSEL引线选择从晶振还是外部时钟源获取时钟。

  VK3X的UART主机接口模式创新的实现了将一个标准3线异步串口（UART）扩展成为2～4个通道的串口（UART），为需要扩展串口的嵌入式系统提供了一个最简洁的解决方案，应用于对速度要求不高的现有方案扩展升级多串口的应用中。

  IIC总线主机接口模式实现了IIC扩展桥接2-4个通道的UART，适合对串口速度要求不高，MCU的IO有限的应用（如GPS）中。

  本设计中采用VK302扩展2路低速串口，主接口有IIC和UART两种接口可以再一次进行选择。嵌入式平台中的DSP/CPU通过IIC或UART总线相连，扩展出来的二个子串口分别连接低速的GPS模块和触摸屏模块。

  SPI总线主机接口模式能够最终靠高速的SPI同步串行口扩展2-4个通道的高速串口UART，大范围的应用于带SPI同步串行接口的CPU,DSP扩展高速UART串口设计。

  本设计中VK304主机接口工作在最高5Mbps的SPI总线个子串口分别连接蓝牙模块（920kbps）,红外收发器（115.2kbps）,CDMA/GPRS模块（230kbps）,GPS模块（9.6kbps）。在设计中，为保证数据传输的可靠性，CDMA/GPRS于VK3X之间应用了硬件流量控制机制，通过RTS1,CTS1来实现硬件流量控制。

  VK3X的8位并行总线接口模式针对嵌入式产品特点，采用了管脚复用设计减少了引脚，并通过精简寄存器结构设计简化软件设计，可以替代16C55X系列新产品应用于8位，16位，32位CPU扩展外部串口。用于并口输入的IO也可以复用为GPIO，为系统提供IO扩展功能。适用于同时需要串口扩展和IO扩展的系统中。

  在本设计中使用VK3368进行串口扩展和IO扩展。在双模手机设计中，需要同时连接CDMA和GPRS两种无线模块，在CPU与模块之间，除了TX、RX、RTS、CTS之外，还需要连接DTR、DCD等握手信号。DCD信号用于模块是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知模块传送工作已结束（挂断）。此处通过VK3368扩展出的GPIO实现握手信号的连接。

  目前，Linux以其开放的特性已经广泛的应用到手持设备中，Linux2.6是目前应用较广的版本，在Linux2.6中，采用了新的drivers/serial/serial_core.c基础构架，更易于开发驱动程序，也很方便移植到其它版本的Linux中。下面以基于ARM9（S3C2440）的Linux（2.6内核）平台为例，介绍采用SPI总线X的串口驱动设计示例：

  嵌入式手持设备需要慢慢的变多的串口外设，在CPU自带的UART串口通道不够的情况下，有必要进行串口扩展。针对嵌入式手持设备要求芯片小尺寸，低功耗，低电压的需求，选用低电压版本的VK3X进行串口扩展设计。在硬件设计上，根据不同应用，能选用本文提供的低速串口扩展，高速串口扩展、高速串口及IO扩展等不同的参考设计的具体方案。在驱动软件方面，可以借鉴本文提供的Linux驱动设计参考进行驱动设计。