利用SPI总线扩串口的方法(06-100)

　　概述

　　随着电子技术的发展，各类电子设备已不再满足于某一单一功能，而是朝着多功能集成的方向发展，随着功能的增加，一个系统就不仅仅需要一个主机，还需要与多个外设配合工作以实现附加功能，因此主机与外设就必然需要进行数据传输，而这种传输一般会采用串口的方式以节约IO资源和增加传输距离。而普通单片机控制器只提供1个串口，远不能满足多外设通讯的需求，因此串口扩展成为系统常常需要解决的问题。串口扩展的方案比较多，但开发工作量、硬件成本、可靠性、指标存在一定差异。

　　鉴于速度、通用性及成本的考虑，SPI总线的应用非常广泛，因此利用SPI接口进行串口扩展也不失为实现串口扩展的一个好方式。成都国腾微电子有限公司的GM814X芯片正是针对SPI扩串口的需求而设计开发的串口扩展专用芯片，可以帮助系统设计工程师轻松通过MCU的SPI接口实现扩串口的功能。
　　
　　扩串口方案

　　SPI总线

　　SPI总线是由摩托罗拉公司提出的一种同步串行外围设备接口总线，主要用于微控制器和外围设备之间的串行传输。SPI也能在多主设备系统中进行处理器的通信。外围设备可以是简单普通的TTL移位寄存器，也可以是复杂完整的从系统，如LCD显示驱动器、模数转换器系统等。

　　SPI总线包含四条线：串行时钟(SCK)，主输出从输入(MOSI)，主输入从输出(MISO)，从设备选择(SS)。

　　总线系统中所有的SCK、MOSI、MISO引脚要连在一起。系统中只有一个SPI设备可作主设备，其他连在总线上的SPI设备就成了从设备。主设备将它的SCK和MOSI、MISO分别连到从设备的SCK和MOSI、MISO端。

　　SPI串行接口主要用于短距离的主机与从机的数据传送，具有连接电路简单、使用方便等优点，可为实现主机和从机及从外围设备的通信提供了一种简单、易行的方案。

　　GM814X

　　GM814X芯片可以将一个标准SPI接口扩展成2个(GM8141)或4个(GM8142)标准的UART， 所有扩展串口能以各自独立设置的波特率，帧长和校验方式，同时和SPI接口进行数据收发。一次SPI传输的数据为16bit，其中高8bit为子串口地址以及其它附加命令和状态信息，低8bit为实际收发的数据。

　　芯片的工作模式由软件方式进行设置，SPI接口为从机方式，各子串口的工作波特率、数据帧长等各种通信设置都可由软件对各子串口的设置寄存器独立设置，减少了外部MCU的IO需求。芯片的功耗低，具备多种掉电操作。