SP2338串口擴展芯片在汽車行駛記錄儀中的應用

在由單片機組成的汽車行駛記錄儀中，為了適應不同用戶的需要，該記錄儀需要配置串口打印、與上位機通信串口以及與GPS通信接口等三個以上(含三個)串口，直接利用單片機的功能無法滿足這一需要。利用一片SP2338則可以很好地解決這個問題。

1、SP2338簡介

SP2338串口擴展芯片能將普通的51系列單片機的一個串口擴展為三個獨立的全雙工串口，并且三個串口的波特率達到了9600bps。SP2338采用通用的協議1個起始位，8個數據位，1個停止位)，同時，該芯片在與單片機相連時接口也非常簡單。

SP2338共有四個串口，一個母串口，三個子串口，它們都是全雙工的串行通信口，允許同時接收和發送數據。母串口與需要擴展的51單片機的串口相連，子串口與其他串口設備相連，這樣就實現了只有一個串口的單片機可與三個串口設備相連。SP2338有兩根發送地址線，兩根接收地址線，用以選擇發送串口和接收串口，見圖1。

當單片機要向串口設備發送數據時，其工作過程是：

1)先向SP2338的串口地址線ADRI0、ADRI1送地址信號(ADRI0、ADRI1=00子串口0，ADRI0、ADRI1=01子串口1，ADRO0、ADRO1=10子串口2);再向與自己相連的母串口的通信線上送數據;

2)SP2338的母串口收到單片機串口送來的數據后就根據ADRI0和ADRI1的狀態，把數據送往相應的子串口;

3)該子串口再把數據送往相連的串口設備。

當串口設備向單片機發送數據時，其工作過程是：

1)SP2338的某個子串口從串口設備接收到數據時，送給母串口;

2)SP2338的母串口把該數據再送給單片機串口，同時在ADRO0和ADRO1線上送出子串口的地址;

3)單片機根據SP2338接收地址線ADRO0、ADRO1上的信號判定出由哪個串口設備發出的。

由于SP2338的每個串口都有自己的發送緩沖區和接收緩沖區，因此擴展后的三個串口就可以完全獨立地同時通信，就好像單片機同時擁有三個串口似的，若一個單片機有兩個串口，那么配上兩片SP2338就可以擴展到6個串口。

SP2338每個子串口的波特率都可以達到9600bps，SP2338工作時需要配一個晶振，該晶振FOSC的頻率與母串口的波特率有如下關系：K母=1920*Fosc，

與子串口波特率的關系如下：K子=480*Fosc，

因此，如果子串口采用9600波特率，根據以上公式，Fosc=20MHz。而母串口的波特率必須達到388400bps。這樣與SP2338的母串口相連的單片機串口的波特率達到388400bps，若單片機采用非11.0592M的工作晶振，則波特率會有偏差，不過，SP2338允許波特率誤差為2.5%。在我研制的汽車行駛記錄儀中，系統采用的是24MHz的工作晶振，用定時器2作波特率發生器，并設：RCAP2H=0xFF，RCAP2L=0xEC，可以正常通信。

由于某些單片機采用其他規格的晶振工作，達不到這么高的波特率，想把母串口的波特率降下來，則不僅僅是把單片機的波特率降下來，還要根據上面的公式，重新計算Fosc，把SP2338的工作晶振也換成合適的才行。

2、SP2338在汽車行駛記錄儀中應用

1)圖2是硬件連接邏輯圖

由于SP2338是單片機串口與其他串口設備的轉接者，因此相對于單片機來說，SP2338是Tx3與單片機的RXDM相連，SP2338的Rx3要與單片機的TXDM相連。

2)軟件實現

由于SP2338一上電就能正常工作，不需要任何初始化操作，因此不需要在軟件中初始化。而SP2338的母串口與三個子串口是循回連續交換數據的，因此：

①當SP2338從串口設備接收到數據通過母串口送到單片機的串口線上時，單片機應及時把數據讀走，并且判定ADRO0和ADRO1的狀態，否則容易造成數據的錯誤。因此在單片機上要用串口中斷。

②當單片機向外部串口設備發送數據時，一定要按照先向子串口0發送一個字節的數據，再向子串口1發送一個字節的數據，再向子串口2發送一個字節的數據，再執行一條NOP命令的時序發送數據，依此循環。若外部的串口設備沒有三個，則分別如下處理：

A.若上位機只需向一個子串口發送數據，先向該串口發送一個字節數據，再執行4條‘NOP’命令，其后再向該子串口發送第二個數據。

B.若上位機只需向兩個子串口發送數據，則可以分別向兩個串口發送一個字節的數據，再執行3條NOP命令，再分別向這兩個串口發送下一字節的數據。

串口中斷流程圖3所示。

3、結語

我在研制汽車行駛記錄儀中使用了一片SP2338，把單片機一個串口擴展成三個全雙工的串口，使汽車行駛記錄儀可以與串行打印機、上位機和GPS等串口設備進行通信，符合國家GBT/19056-2003《汽車行駛記錄儀》標準的相關規定，取得了滿意的效果。

審核編輯：湯梓紅