串口通信模块的硬件实现方案

基于GM8123的一种串口扩展的硬件解决方案在某些特定的情况下,单片机应用系统需要连接多个串行外设或者多个单片机应用系统通过串行接口连接到一台主控计算机上，这就需要多个串口进行信息的传递。但通常情况下，一般的单片机只提供一到两个串口，所以只有用串口的扩展才能实现多对一或者一对多的实时通信。本方案拟选取GM8123和W77E58来实现上位计算机对下位3个外设进行控制的串口扩展电路。首先简单介绍一下用到的GM8123芯片和W77E58单片机。GM8123是成都国腾公司生产的专用串口扩展器件，可以将一个全双工的标准串口扩展成3个标准串口，并能通过外部引脚MS控制串口扩展模式：单通道工作模式和多通道工作模式。当模式控制引脚MS为1时,GM8123工作在单通道模式下。在此模式下，任何时刻只允许一组子串口与母串口进行通信。器件的地址引脚用于选择期望与母串口相连接的子串口，外部单片机通过两条输入地址线和两条输出地址线指定和母串口连接的子串口；当模式控制引脚MS=0时，GM8123工作在多通道工作模式下，它允许3个串口同时全双工工作。在此模式下,器件地址线STADD1、STADD0为输入口，由单片机控制发送数据的子串口，地址线SRADD1、SRADD0为输出口，用于向单片机返回接收数据的子串口地址。在该模式下,各个子串口的波特率相同，母串口的波特率为子串口的4倍。W77E58是一个快速8051兼容的单片机，相比8051，其内核经过重新设计后提高了执行指令的速度，并且提供了另个可用的串口，刚好可以一个用来控制下位，一个用来反馈上位。将GM8123芯片和W77E58单片机进行有效连接后，可以做成一个三对一或者一对三的串口通信系统。先考虑电路实现的核心——GM8123芯片和W77E58单片机的连接及其控制，拟采用地址总线控制的形式来实现串口通信时对各个串口的选择，具体来说就是采用W77E58的双地址线及其读写控制端产生通路信号作用于三态缓冲器和锁存器来控制数据或地址在GM8123芯片和W77E58单片机之间的传送。核心电路的框图如下所示：图1核心电路的框图如框图所示，整个串口通信过程的描述如下：选取w77e58的p2.7和p2.6引脚作为地址控制线，选p0.0和p0.1引脚作为数据线。当gm8123的串口向w77e58的串口传输数据时，STADD0-1的数据由三态缓冲器进入数据线，同时用地址线p2.7、p2.6和读控制引脚产生选通信号使数据通过三态缓冲器，把是哪个子口发送的信息传给w77e58；当w77e58的串口向gm8123的串口传输数据时,数据线的数据通过D触发器进入SRADD0-1，同时用地址线p2.7、p2.6和写控制引脚产生片选信号使数据通过D触发器，告诉gm812需要3哪个口进行接收。下面再给出外围的一些电路以及PCB板的大概布局图，其中预想布局图如下页所示。由图各个部分的意义及其具体实现为：芯片74ls243、74ls74、74ls04、74IS10用来实现图1的核心电路；上位机接口、子口1、子口2、子口3这几个外围的接口拟选用标准的DB9插针型串口，这样就需要增加R232到TTL的转换电路，用MAX232芯片来实现，具体电路见附图；电源和地的接口拟采用标准的插针实现，为了方便使用，可以确定给双电源和双地，引入5v电源最好接入电源保护电路，具体电路见附图；接口编程/I0是预留的几个10数据口和对单片机编程控制的输入接口，以便对单片机进行外设控制，此部分准备用标准插针实现，预留的数量可以由电路板的大小进行调整。图2整体电路的物理布局+5VDB5 _|_ __— +5V图3RS232与TTL转换电路图4电源保护电路预