UART綜述
UART即通用異步接收器和發(fā)送器（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），是一種用于連接兩個計算系統(tǒng)的簡單、低成本的串行接口，對高速率串行通信具有更高的可靠性，需要的線纜數(shù)目要少于并行傳輸，同時支持遠距離的串行通信。

顯示了兩個使用UART進行串行通信的系統(tǒng)。UART支持多系統(tǒng)間的串行通信，它的發(fā)送器功能是將并行數(shù)據(jù)發(fā)送至傳送FIFO暫存，而后串行發(fā)出。因此UART可減輕處理器的工作負擔，將并行數(shù)據(jù)傳輸無縫轉(zhuǎn)換為串行方式，實現(xiàn)對每個通道的串行通信的管理并檢查串行數(shù)據(jù)通信的錯誤。

顯示了數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（DCE）之間的典型UART數(shù)據(jù)傳輸。其中發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD）和接收數(shù)據(jù)（RxD）均為數(shù)據(jù)信號，其他信號（RTX、CTS、DTR、DSR）則用于握手和控制，以避免數(shù)據(jù)丟失。

飛利浦的UART系列包括工業(yè)UART系列和16C UART系列。工業(yè)UART系列包括SCC26、SCC68、SC26C、SC28C、SC28L。其中SC28L201/202是兩款高速、低功耗的單/雙UART，具有實時數(shù)據(jù)錯誤檢測、智能中斷仲裁及256字節(jié)的FIFO；SC16CxxxB是先進的高速產(chǎn)品，電壓范圍更廣，其波特率為5Mbps，具有高速總線周期。

飛利浦的UART產(chǎn)品可以提供的特性包括：產(chǎn)品線寬廣，1~8通道器件適用于不同應用；工業(yè)級溫度；低功耗，適用于使用電池的系統(tǒng)；擴展的中斷系統(tǒng)和自動RS485功能，降低了軟件和處理器開銷；硬件和軟件數(shù)據(jù)流控制，可以防止數(shù)據(jù)丟失，摩托羅拉或英特爾接口可選，兼容性好，設計周期短。 此外，獨立的飛利浦UART還支持自動回傳、用于在系統(tǒng)中調(diào)試的回傳功能以及可用于無線點到點數(shù)據(jù)通信的IrDA接口。

飛利浦UART應用廣泛，隨處可見：基站、導航系統(tǒng)等電信或網(wǎng)絡通信系統(tǒng)；電腦、打印機等計算系統(tǒng)；MP3、自動售貨機等消費類產(chǎn)品及汽車控制箱、煤氣表等工業(yè)或汽車產(chǎn)品中都能看到它的身影。

飛利浦UART正在不斷地進行優(yōu)化，以滿足各種新設計的要求。目前它可以為IrDA、藍牙、GPRS和GPS等各種不同的無線設備提供通信能力，其解決方案包括支持額外的通道、深的FIFO、快速總線周期、高波特率、先進的中斷系統(tǒng)與RS232和RS485通信。通過使用飛利浦UART，CPU可以更多地關注于其他任務。給出了典型的UART系統(tǒng)與RS485串行接口的通信示意。

下面將以單通道UART芯片SC28L201與雙通道UART芯片SC28L202為例，詳細闡釋飛利浦UART產(chǎn)品的特性、優(yōu)勢及應用范圍。

高性能單通道UART芯片SC28L201屬于工業(yè)UART系列，而SC28L202則是雙通道UART芯片。兩種芯片都為全雙工獨立UART，擁有256字節(jié)的FIFO供接收器和發(fā)送器。

其特性包括：

13個可編程I/O端口，3V和5V工作電壓，允許5V輸入

波特率可達3.125Mbps，自動的RTS/CTS和Xon/Xoff數(shù)據(jù)流控制

掉電模式（< 10 A）與Xon/Xoff字符識別

16位可編程計數(shù)器/計時器

智能中斷仲裁系統(tǒng)（I2A）

專為RS485應用提供的自動喚醒（9位）模式

SC28L201/202的優(yōu)勢在于：

1）通過智能中斷仲裁（I2A）特性可將與中斷服務相關的CPU開銷降至，從而提高了系統(tǒng)性能，使得處理器得到解放。其中，智能中斷仲裁（I2A）是一種用于判斷中斷請求是否應當發(fā)往主機的過程，它的作用是仲裁多個中斷請求，識別優(yōu)先級的中斷請求并將中斷向量內(nèi)容給主機。其優(yōu)勢在于能將CPU中斷開銷降至，使得處理器有更多的時間來處理其他功能，同時提供了通道數(shù)、中斷源、以及FIFO充滿程度。

2）實時數(shù)據(jù)錯誤校驗特性，用于實時驗證正確的數(shù)據(jù)是否抵達目的地，確保了數(shù)據(jù)的高度完整性。減輕處理器在按字節(jié)檢驗方面的負擔，減少為處理器檢驗而發(fā)回數(shù)據(jù)塊帶來的延時。如所示。

圖中藍線顯示的是數(shù)據(jù)在進行存儲和發(fā)送，而后它與半位時間延遲接收到的數(shù)據(jù)相對比。紅線顯示的是遠端UART傳輸?shù)慕邮諗?shù)據(jù)。其中，任何一個錯誤都將產(chǎn)生一個中斷。

3）支持處理器在每個中斷發(fā)送一個大的數(shù)據(jù)包，可在接收器FIFO時提供短信息告警，以確保數(shù)據(jù)的吞吐量，更可以預防數(shù)據(jù)丟失和避免數(shù)據(jù)的重新傳輸。

上述兩器件的應用范圍，包括：電信/網(wǎng)絡（如：路由器、服務器、VoIP系統(tǒng)）、消費類電子設備和安全設備、工業(yè)控制設備和醫(yī)療設備、便攜設備（如：移動電話、PDA、GPRS、游戲機）、多路工業(yè)遠程終端（如：顯示器、傳感器、儀表）、POS系統(tǒng)（如：售貨機屏幕、銀行終端、加油站）及遠程訪問路由器（如：控制臺、終端、診斷機、調(diào)制解調(diào)器）等。

橋接芯片

橋接芯片是管理不同總線接口之間通信的新一代接口解決方案，目的在于克服主機接口到外設之間的限制，它的優(yōu)點包括使設計更加靈活、可保持原有的產(chǎn)品設計方案、縮短產(chǎn)品進入市場的時間并能將原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)連接起來。

飛利浦的橋接芯片產(chǎn)品包括：SC16IS7xx、SC18IS60x和SC18IM70x。這些產(chǎn)品在設計時都考慮了低功耗、低電壓、高數(shù)據(jù)吞吐量、高數(shù)據(jù)完整性等特性。其中，SC16IS7xx是以SPI或I2C為主連接到UART的產(chǎn)品，它擁有限度主機連接、支持RS485、包含IrDA支持無線連接；

SC18IS60x是以SPI為主連接到I2C總線的控制器，全雙工高速SPI主接口帶快速I2C設備接口，可編程GPIO且可用TSSOP封裝；而SC18IM70x是以UART為主連接到I2C總線的控制器，支持RS232帶快速I2C設備接口。

SPI總線是4線路全雙工同步串行數(shù)據(jù)連接，連接到SPI總線的設備分為主設備及從設備，主設備發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，通過芯片選擇（CS）針控制從設備，互連的設備間共享同一個VCC和GND。SPI總線適用于手持和其他移動平臺系統(tǒng)為代表的數(shù)據(jù)流傳輸應用。

I2C總線是飛利浦在80年底開發(fā)的內(nèi)部集成電路總線。它使用兩線路（SCL為串行時鐘，SDA為串行數(shù)據(jù)）進行簡單的主－從通信，具有支持多主設備的總線帶仲裁功能，其中的每個IC設備都通過其自身地址進行識別，它對于字節(jié)傳輸?shù)臄?shù)量沒有嚴格限制，具體的開始條件為--當SCL處于“高電平”（HIGH）狀態(tài)時， SDA線路上有從高（HIGH）到低（LOW）的電平跳變。

SPI和I2C總線的區(qū)別在于：SPI更快，可達15Mbps，采用全雙工的工作方式，無需“等待確認”，但需要更多連線，擴展也要求有額外的芯片選擇引腳；而I2C線路更少，更容易連接設備，成本更低，但屬于半雙工，速率更低（400kHz），在設備地址識別和等待確認方面的時間開銷更大。

下面將以SC16IS7xx為例，闡橋接解決方案的特性、優(yōu)勢及應用范圍。SC16IS7xx是I2C或SPI主接口連接到UART（RS232/RS485）/IrDA/GPIO設備的橋接解決方案。

SC16IS7xx的主要特性包括：

全雙工UART、可選I2C或SPI主總線接口；

連接到VDD的I2C/SPI針適用于I2C總線接口，連接到GND的適用于SPI總線接口；

2.5V或3.3V操作，允許5V輸入；

低功耗：睡眠模式< 30 A，操作 < 6mA；

UART波特率5Mbps；

64字節(jié)FIFO；

獨立的使能/取消發(fā)送器和接收器；

自動硬件和軟件數(shù)據(jù)流控制；

自動RS485支持，RS485自動檢測；

硬件和軟件復位，POR（上電復位，Power-On Reset）；

IrDA SIR速率1.152Mbps，I2C速率400Kbps，SPI速率15Mbps；

8個可編程GPIO；

時鐘頻率在2.5V時為48MHz，3.3V時為80MHz；

工業(yè)級溫度，可用HVQFN、TSSOP封裝。

SC16IS7xx的優(yōu)點包括：可以大大減少到主機的連線；兼容工業(yè)標準UART；支持I2C或SPI總線主機接口；自動UART數(shù)據(jù)流控制，可預防數(shù)據(jù)丟失；8個可編程I/O針，用于調(diào)制解調(diào)器控制、鍵盤和LED燈；可降低連接多個設備的成本及系統(tǒng)中的硬件和軟件資源開銷。

SC16IS7xx的應用領域包括：同步到異步的接口；SPI / I2C到RS232或RS485的通信；

IrDA無線通信；需要更多UART信道或要求更高性能UART的SPI / I2C系統(tǒng)。典型應用范例包括：移動電話、網(wǎng)絡診斷終端；工業(yè)面板接口；移動訪問服務器；藍牙和GPRS接口；

無線IrDA數(shù)據(jù)端口及游戲機等。