串口协议转换器之S64篇

dot2000 · 发表于 2006-3-8 12:37:57

各位大虾：下面的方案虽然没有经过实际检验，但是因为是我深思熟虑的结果。所以个人认为可行性很高、性价比很高、科技含量比较高，如果工程进行的话，并不需要很多时间和金钱。

基于ATMEL的SAM7S64和ATMEL的M8作为整个硬件的基础。我的方案是：使用SAM7S64的三个串口作为基本串口,即一个RS232/422两个RS232/自动RS485/RS422；如果需要更多地串口参与那么就额外增加 N个M8 作为串口缓冲器（类似于16C550，但是缓冲区更大）。

扩充串口，与M8通信，使用SPI接口。利用ATMEL的SAM7S64的SPI接口可以扩充到15个设备的便利和接口本身速度非常快的特点。但是要注意ATMEL的SAM7S64的PIO与外围设备复用IO口。（读者可以自己根据数据资料来分配）。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 12:43:59

方案一：

一个RS232/422/485串口（调试串口），两个RS232/自动RS485/RS422串口（S64的串口具有485功能）；利用SPI接口扩充15个RS232/RS485/RS422串口。唯一缺点是：没有后备存储器，例如EEPROM或DATAFLASH等，如果数据不能及时上报服务器的话，可能丢数据。不过可以去掉个扩充串口，加挂ATMEL出品的串行的DATAFLASH作为后备存储器。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 12:47:17

方案二：

一个RS232/422/485串口（调试串口），两个RS232/自动RS485/RS422串口（S64的串口具有485功能）；利用SPI接口扩充6个RS232/RS485/RS422串口；另外用I2C总线扩充串行EEPROM作为后备数据存储器。缺点是：因为S64的I2C总线没有PDC，所以在数据存储读取上效率不高。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 12:51:20

方案三：

大致内容同方案一，区别是扩充15个MCP2515的CAN总线收发器。

方案四：

大致内容同方案二，区别是扩充6个MCP2515的CAN总线收发器。

所有的方案都有USB接口。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:03:07

现在，我谈谈软件构架设想。

在这个几个方案中，都可以使用U/COS系统。因为所有的设备，不管是基本串口还是用SPI扩充的串口都有PDC与S64片内的RAM相连，对于系统来说，就是应用代码对消息处理的过程。因为编程者主要处理消息内容的翻译工作，如果只是数据的搬移那就更简单了!

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:10:05

SPI工作在PDC的中断方式方式上，用来交换S64内存与M8的内存的数据，不管是否有数据交换。这个中断由系统维护，用户程序不直接与SPI接口PDC中断响应程序打交道。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:14:53

为每个串口都建立一个消息队列，用户维护消息队列内的数据包。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:17:03

所有接口都是中断收发

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:21:29

这个东西，测试很方便。可以自发自收，因为u/cos提供系统自测试功能，利用一个基本串口输出结果。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:41:28

这么做可比用什么串口扩展芯片扩出来的串口多，而且因为操作是内存到内存，不必要占用定时器（使用嵌入式系统最大的忌讳）。

欢迎各位同仁丰富这个话题，同时我们也鄙视在arm7上不使用系统的工程师（除了需要高速和使用算法的方案）。

dot2000 · 发表于 2006-3-8 13:45:45

另外，串行dataflash中因为其内部结构特点，也适合使用文件存储系统。实时操作系统 + 文件存储系统，难道这个不是一个很好的嵌入式系统的应用例子吗？！

dot2000 · 发表于 2006-3-10 09:19:00

如果比较介意成本，可将S64换成MEGA128,MEGA8515等较低端的芯片。

mirrorok · 发表于 2006-8-10 14:02:19

昏到！楼主的方案感觉不爽呀！

一般的协议转换都是 RAM中进行的，哪里需要外部的FLASH，这样只会降低处理速度，需要写一次还要读一次！！

哪里比得上RAM了？？？？

协议的转换需要为接收的数据开辟双缓冲区或者更多，按照乒乓方式进行处理！

多串口时可以用UART 16C550等来处理！！

技术需要多实践呀！！！

dot2000 · 发表于 2006-8-14 17:32:40

一片16c550是20元，必须使用带外扩总线的cpu，一个mega8只要7元。我这里不是考虑多人协作开发。mega8的程序在双龙电子可以得到（要张光盘），只需要做atarm的程序。而且你考虑过板的面积吗？还有在一定范围内灵活的扩展能力吗？这些16c550是不具备的。另外用mega8扩展串口，本身还可以利用mega的16M的指令流协助处理。这样不是很好吗？

外部flash只是用于如果失去主机的通信，只好暂时存储在flash中。

如果用16c550，那么处理它的输入输出数据只好借助于cpu了。假设9600波特率，那么每个串口所损耗的指令流是可以估计的，例如200k条指令，那么16个串口就是已经是接近3.2M条指令了。这里不包括系统的开销和太多的串口数据的处理。那么你又如何面对如此大的需要处理的数据量呢？

到底是谁没有工程经验呢？提出这个方案之前，我曾经看过一些设备，他们扩展串口的方法是at89s2051的i2c总线。一般是扩出4到5个串口。我换用mega8就是为了降低成本和提高开发速度和实际应用速度。况且，at的产品在接口互通性上，理论上，是做过试验的，内部电子模块也是通用的，兼容性会更好！

你讲的双缓冲区的用法在mega8中的就使用，不用在atarm上使用。一是分担atarm的数据缓冲区的压力（即使是atarm也只有16kB的ram）。

楼上的兄台如果能够提出更好的方案，我愿听其祥。如果还是照抄前人的方案，那就不用灌水了。你是在浪费“阿莫”的服务器的存储空间，我们也应该为“阿莫”想想。

mirrorok · 发表于 2006-8-19 15:38:04

帅哥你用FLASH的测试速度如何?在115200下测试过没有???

我的RS232/485已经在制作中!准备采用PINGPANG方式切换RAM!

楼主有测试的平台吗?

另外串口的协议转换最主要的是性能,楼主的独创令人钦佩,但是能否就你的理论作个试验的平台并做完整的测试了????

在此抛砖引玉,希望楼主验证自己的理论!!!

关于老兄的

楼上的兄台如果能够提出更好的方案，我愿听其祥。如果还是照抄前人的方案，那就不用灌水了。你是在浪费“阿莫”的服务器的存储空间，我们也应该为“阿莫”想想。

希望老兄以德服人,"讽刺挖苦"对贵兄的成长不利亚!!

dot2000 · 发表于 2006-8-23 12:44:15

在这里，是思想火花的撞击。这个方法不是个新鲜的方案，只能成为改良的东西。

至于你提到的平台，我已经制做好了并且已经测试了。老板始终不同意，只好自己出钱制作了！

硬件连接的参数是：每个扩展的串口（mega8）工作在从设备模式spi总线模式0；串口的速度随便你设置（我曾经将波特率设置到1MHz多），主机（sam7s64）spi的波特率设置成2MHz/8位，利用4-16地址译码器扩出15个mega8（因为Y15不能用），每个字节传输耗时10多个微妙。效果很好，下一步是将15个mega8的管理权集中在一个进程中，其他进程利用消息队列对数据串管理。

因为mega8本身有1024字节的ram，做pingpong缓冲区很容易。因为我用的14.7456MHz晶振，那么15个mega8的指令流量就是220MIPS，加上主机（sam7s64）的30MIPS（保守的利用），一共是250MIPS的指令流量，这已经相当于1个ARM9了！

至于5V与3.3V电平转换，也很简单。3.3V到5V用74HCTXXX类LSI片子就可以解决，5V到3.3V用分压电阻处理不就解决了嘛。

温馨提示：4-16地址译码器是74HCT154。

16C550的扩展模式，不仅价格昂贵，而且它的管理权都必须由主机管理。即使它有16字节的FIFO，也需要一个ARM9的指令流量。而且扩展不灵活，这是因为它是并行总线扩展所决定的。在这个需求变化巨大的前提下，有什么比方案灵活、性价比高更重要的事情？！

我现在开发模式是：IAR + MULTI-ICE + SAM7S64顶板 + 底板 + 串口扩展板。需要SAM7S64顶板空板的可以与我联系。我的电话是13241737692，发短信给我。我会基本上免费快递给你（邮费得自理！）。

overoo · 发表于 2006-8-23 19:06:35

不太明白意图，瞎设想一下，飞利浦的16c554可以扩4个串口1m的￥35，用个带usb2.0和并行扩展口的mcu。不知道合适不合适。

不合适只当我瞎说。

mirrorok · 发表于 2006-8-23 20:40:52

请上传制作的内容,测试的项目比如SPI .RS232等具体测试的图片和视频!

如果有SCH/PCB,和原代码等不妨公布给大家,以便把贵兄的创新高论给大家醍壶灌顶!!!!!

dot2000 · 发表于 2006-8-24 09:16:33

怎么上传东西？我还没有上传过呢。哪位高人告诉我。

楼上的兄弟，不必总是用一种“过于恭敬”的语气讲话。第一，没有必要；第二，好像我把你怎么着了；第三，什么“醍壶灌顶”粗人的我不太懂这种词语。不知道是应该理解为褒义词呢还是贬义词？如果你想骂人就直接出口，这样也能体现你的爱憎分明、光明磊落嘛的个性，或者激烈的争论也可以给大家一些起始。

dot2000 · 发表于 2006-8-24 17:34:43

16c554大概多少钱？35元？我认为不可能。应该是35X4差不多。35元应该是16c550的不含税的价格。

mirrorok · 发表于 2006-8-25 12:16:39

在回复帖子的下方

有下面的文字！

上传文件(10M以内) 加入表情上传巨大文件(无限大的文件)

根据内容的大小选择 “上传文件(10M以内)”或者“上传巨大文件(无限大的文件)”

dot2000 · 发表于 2006-8-26 14:50:16

上传了实物的情景短片

dot2000 · 发表于 2006-8-26 14:51:21

名字是aa.rar

dot2000 · 发表于 2006-8-26 14:56:39

点击此处下载armok01127215.rar

sam7s64核心板的实物片断

dot2000 · 发表于 2006-8-26 15:00:56

AT91F_PMC_EnablePeriphClock ( AT91C_BASE_PMC, 1 << AT91C_ID_SPI );

   AT91F_PIO_CfgPeriph(AT91C_BASE_PIOA, AT91C_PA11_NPCS0 | AT91C_PA12_MISO | AT91C_PA13_MOSI | AT91C_PA14_SPCK | AT91C_PA31_NPCS1, 0);

   AT91F_PIO_CfgPeriph(AT91C_BASE_PIOA, 0, AT91C_PA30_NPCS2 | AT91C_PA3_NPCS3);

   AT91F_SPI_Enable(pSPI);

   AT91F_SPI_CfgMode(pSPI, AT91C_SPI_MSTR | AT91C_SPI_PS_VARIABLE | AT91C_SPI_PCSDEC | (AT91C_SPI_PCS & 0x1) | (AT91C_SPI_DLYBCS & 0xff) );

   pSPI->SPI_CSR[0] = AT91C_SPI_BITS_8 | AT91C_SPI_NCPHA | 0x0f0f1800; // mode 0 波特率2MHz

   pSPI->SPI_CSR[1] = AT91C_SPI_BITS_8 | AT91C_SPI_NCPHA | 0x0f0f1800; // mode 0 波特率2MHz



   kk = 0x00055;    //初始化发送数据：0设备，数据8位0x55

   pSPI->SPI_TDR = kk;//发送

   kk = pSPI->SPI_RDR;//返回数据

dot2000 · 发表于 2006-8-26 15:04:32

因为我现在用的3-8译码器所以只用了npcs0 npcs1 npcs2，只初始化了SPI_CSR[0]和SPI_CSR[1]。

发送一个字节的数据花费2us多的时间，前后间隔时间比较大（故意的），防止飞线上的波形延迟现象。等到制版后，需要仔细调整其参数。

dot2000 · 发表于 2006-8-26 15:12:15

曾经有人告诉我，sam7系列的spi接口有问题。可是，到现在为止，我还没有发现它的问题。我猜想大概问题出现在spi在使用pdc的状况下。但这也是可以避免的，方法很简单，就是在打开pdc使能，dma通道开始工作后，先别忙着作别的事情，先随便空闲4个指令周期，例如作些无用的动作比如随便自己++等，然后再接着作被的东西。

另外，不要随便打开多个pdc设备，否则发生争抢总线的几率会很大。譬如，你打开了三个串口的pdc了，那你就别打开spi的pdc设备了，可以用中断方式等。

ylp92155 · 发表于 2006-9-29 11:41:57

我也考虑过用m8扩展串口，只是没做。支持一下。

stepby · 发表于 2010-11-23 11:07:07

MARK

串口协议转换器之S64篇

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