VK3X多总线UART在嵌入式手持设备中扩展串口及Linux驱动设计

　　本文介绍了一种基于VK3X芯片实现嵌入式手持设备扩展串口的设计方案，并给出了嵌Linux下驱动设计的方法和编程参考。

　　随着嵌入式手持设备的功能增强，CPU/DSP需要与更多的功能模块连接，常见的诸如蓝牙模块，GPS模块，GSM模块，红外模块，读卡器模块等大多采用UART与CPU接口，而目前的CPU大多只提供2-3个串口，在设计中往往还需要留一个UART作为调试口，实际只有1-2个UART能用于连接外设模块，因此需要对CPU进行UART串口扩展。

　　传统的UART芯片因为尺寸，功耗等原因并不能完全满足手持设备的需要。考虑到手持设备对芯片的尺寸，功耗均有较严格的要求，本设计中选用专门为手持设备提供的1.8v低电压 VK3X系列QFN封装UART 产品作为串口扩展芯片。

　　1.VK3X 系列低电压UART器件的功能特点及原理架构介绍：

　　低电压版的VK3X系列UART支持1.8V-3.3V工作电压，-45℃ 到 +85℃工作温度，每个子通道支持最高1Mbps的传输速率，支持休眠及自动唤醒功能，最低休眠电流仅为90uA。 采用QFN24(4x4x0.8mm)和QFN32 (5x5x0.8mm)超小封装，完全满足手持设备的设计要求。

　　VK3X系列 UART的原理框图如下

　　VK3X系列内部结构包括主机接口，子通道部分，MODEM控制逻辑，中断控制逻辑几部分。

　　主机接口为VK3X与CPU/DSP相连的接口，通过M1，MO模式选择信号线，可以分别选择8位并行总线，SPI总线，UART,IIC四种接口模式与主机相连。

　　MODEM控制逻辑用于与MODEM相连时的状态信号线的监控和控制。

　　中断控制逻辑用于产生和控制各种内部中断。

　　时钟发生器为芯片的提供时钟，可以用CLKSEL引线选择从晶振还是外部时钟源获取时钟。

　　多主机总线接口可以根据实际设计需要选择配置。

　　2. 基于VK3X的嵌入式手持设备扩展串口硬件设计：

　　2.1 UART、IIC总线扩展低速串口设计 (手持GPS设备)

　　VK3X的UART主机接口模式创新的实现了将一个标准3线异步串口(UART)扩展成为2～4个通道的串口(UART)，为需要扩展串口的嵌入式系统提供了一个最简洁的解决方案，应用于对速度要求不高的现有方案扩展升级多串口的应用中。

　　IIC总线主机接口模式实现了IIC扩展桥接2-4个通道的UART，适合对串口速度要求不高，MCU的IO有限的应用(如GPS)中。

　　本设计中采用VK302扩展2路低速串口，主接口有IIC和UART两种接口可以选择。嵌入式平台中的DSP/CPU通过IIC或UART总线与VK302相连，扩展出来的二个子串口分别连接低速的GPS模块和触摸屏模块。

　　2.2 SPI总线扩展高速串口设计 (GPS智能手机)