[发明专利]一种多总线接口的通用异步串口扩展芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种UART通用异步串口扩展集成电路芯片，特别是一种多总线主机接口，子通道可以独立设置，内置多总线协议处理器和精简寄存器结构的通用异步串口扩展芯片。

背景技术

通用异步串行收发接口UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)诞生于1970年代，目前广泛的应用于计算机，通信，工业控制，家用电器，消费电子等各个领域。UART是第一个大规模集成电路，在单片微处理器出现前几年就已经产生了UART，目前的UART与30年前相比，结构基本相似。

作为一种通用串行数据总线，UART主要用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

UART具有操作简单，工作可靠，抗干扰强，传输距离远(组成485网络可以传输1200米以上)，设计人员普遍认为UART是从中央处理器CPU或微控制器向系统的其他部分传输数据的最佳方式，因此它们被大量地应用在工业、通信、嵌入式和家电领域。由于UART易于使用，并可简化芯片设计，单独UART的需求一直很旺盛。

截止目前，全球范围内有超过40种UART器件可以选择，但因为多个UART同时工作涉及到比较复杂的内部时序和协同工作处理，所以目前的UART直到今天其通用性、管脚、寄存器仍很少改变，能够真正实现全功能的UART扩展的屈指可数。大多数UART器件是以计算机总线转换UART为应用基础的，普遍存在操作复杂，引脚多，成本高等弱点。

在嵌入式应用中，微处理机控制器MCU和外设通信基本都采用串口，而大多数微处理机控制器MCU只带一个串口，传统的串口扩展IC一般需要占用大量的MCU的IO，不适合应用于嵌入式系统中。而现在采用较多的软件模拟串口方式存在占用MCU资源，通信速度慢，通信不可靠等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对嵌入式系统中UART的发展趋势，提供了一种多总线主机接口，子通道可以独立设置，内置多总线协议处理器和精简寄存器结构的异步串口扩展芯片。

本发明的技术方案如下：

一种多总线接口的通用异步串口扩展芯片，包括主机接口、子通道处理模块、MODEM控制逻辑模块、中断控制逻辑模块和时钟发生器，其特征在于：所述主机接口包括8位并行总线接口、串行外围接口SPI总线接口、UART总线接口、内部集成电路总线I²C总线接口、协议处理器、全局寄存器和模式选择控制逻辑模块；所述四种总线接口均与CPU/DSP主机连接，通过总线处理逻辑选择主机对应的总线类型，并通过总线处理逻辑处理SPI、UART、I²C和8位并行总线的数据和数据格式的统一转换；所述全局寄存器设置芯片的主机接口工作状态；所述模式选择控制逻辑模块通过模式选择信号线选择主机接口。

所述CPU/DSP主机即中央处理器/数字信号处理主机。

所述子通道处理模块逻辑处理数据的接收和发送，包括发送先进先出缓冲器FIFO、接收先进先出缓冲器FIFO、波特率发生器、发送移位寄存器、接收移位寄存器、流量控制逻辑和子串口寄存器，所述字通道处理模块还包括IR编码器和IR解码器。

所述子通道处理模块还包括TX串行输出信号线。

所述全局寄存器包括RSV、全局控制寄存器GCR、全局主串口控制寄存器GMUCR、全局中断寄存器GIR、全局XOFF字符寄存器GXOFFH和全局XON字符寄存器GXON，其中RSV为保留寄存器；所述全局寄存器按地址编号为6位地址编号，全局寄存器的地址为XX0000-XX0101，其中XX为00、01、10、11中的任意一个值，其中高2位为通道编号，低4位为寄存器地址编号。

所述子通道处理模块设置有10个对各个子通道进行设置的子串口寄存器，分别为子串口控制寄存器SCTLR、子串口配置寄存器SCONR、子串口流量控制寄存器SFWCR、子串口FIFO控制寄存器SFOCR、子串口自动识别地址寄存器SADR、子串口中断使能寄存器SIER、子串口中断标志寄存器SIFR、子串口状态寄存器SSR、子串口FIFO状态寄存器SFSR和子串口FIFO数据寄存器SFDR。

所述MODEM控制逻辑模块监控和控制与MODEM连接的状态信号。MODEM指的是调制解调器。