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之前专门为USB转多路UART项目写了个序#xff0c;提到了技术方案原因#xff0c;这个文章打算展开讲一下。
一、工业物联网关
最初是因为有个工业物联网关的项目#xff0c;需要出多路RS485接口#xff0c;每路外接几十个三相电表PLC之类的电力电子设备。其中一款需…前言
之前专门为USB转多路UART项目写了个序提到了技术方案原因这个文章打算展开讲一下。
一、工业物联网关
最初是因为有个工业物联网关的项目需要出多路RS485接口每路外接几十个三相电表PLC之类的电力电子设备。其中一款需要8个串口于是用USB外扩了6个加上CPU自带的2个串口凑够8路。CPU原生的串口用来做TTL串口没问题但是支持RS485就感觉差点意思了。 RS485是差分信号半双工。需要有个专门的GPIO控制当前是Tx还是Rx一般做法是保持Rx模式有数据发送就拉GPIO进入Tx模式数据发送完毕就拉回Rx模式与Modbus协议结合完美。官方SDK的代码里是用udelay来控制gpio上下拉的时间的代码如下方所示。linux kernel 中udelay 就是个忙循环精度其实也不准确。串口网关就是串口业务跑满的猜想一下CPU 4个串口跑满udelay被频繁调用有点酸爽。而且发送完成切回Rx模式时间上有点误差。因为用DMA方式发送DMA发送完成中断产生时实际上最后一个字节还在CPU串口模块的寄存中未真正发送完成只是DMA传输完成。所以要调用这个udelay时间长短要实测才准确要更精确还要看波特率。 所以应当像MCU那样注册串口发送完成中断直接在中断里拉RS485的GPIO是最准确最快速的。不知道为什么这个CPU或者是SDK不采用这种方式。
static int ms_uart_rs485_gpio(struct serial_rs485 *rs485,bool send)
{UART_DBG(delay:%d,%d\n,rs485-delay_rts_before_send,rs485-delay_rts_after_send);if ((rs485-flags SER_RS485_ENABLED) send){if(rs485-delay_rts_before_send)udelay(rs485-delay_rts_before_send);if(rs485-flagsSER_RS485_RTS_ON_SEND){gpio_set_value(rs485-padding[0],1);UART_DBG(wend set higt\n);}else{gpio_set_value(rs485-padding[0],0);UART_DBG(send set low\n);}}else if ((rs485-flags SER_RS485_ENABLED) !send) {if(rs485-delay_rts_after_send)udelay(rs485-delay_rts_after_send);if(rs485-flagsSER_RS485_RTS_AFTER_SEND){gpio_set_value(rs485-padding[0],1);UART_DBG(after set higt\n);}else{gpio_set_value(rs485-padding[0],0);UART_DBG(after set low\n);}}return 0;
}
二、技术方案
在CPU原生串口不够用的时候大家一般用USB或者SPI来扩展串口用SPI扩展的话就需要修改linux驱动。有朋友用过他们选用SPI的方式是觉得USB不稳定容易掉线。从我个人经历以前做过电话网关项目USB方式是有出现过掉线的问题其实是USB HUB 芯片引起的直连或者换个好点的USB HUB 芯片就不会有这个问题。 SPI转串口芯片方案图 USB转串口芯片方案图
从成本来考虑两种扩展方式都添加外围芯片和电路成本差不多。如果需要更多串口的话USB方式可能还要多一个USB HUB 芯片成本更高。SPI可能需要更多片选 GPIO每增加一路可能就得改一次驱动代码。
三、USB 扩展方式
我们自己选用USB扩展方式。实测不经过USB HUB芯片不会有掉线问题买个好点的USB HUB芯片也不会有掉线问题。而且就算掉线USB也会重连软件上处理一下即可在另外的文章有写。 USB 方式一般扩展为USB CDC设备windows 10以上和linux系统都自带驱动嵌入式linux 在menuconfig 配置里面添加上就可以。在应用层直接就是个标准串口设备文件应用层软件不用修改像使用普通串口一样。
四、MCU模拟USB转多路串口芯片
回归到问题本身为什么要自己做这个项目用MCU模拟USB转多路串口芯片的优势在哪里
市面上USB转多路串口芯片价格贵MCU的价格降下来了平替优势明显。MCU 的实时性能好CPU内置的串口要跑在linux等操作系统下RS485应用实时性不好。USB接口简单引排线出来接上就能用不用就不接灵活。MCU原生4路串口我用GPIO模拟了3路串口一个MCU出7路串口价格比人家4路串口还便宜优势明显。 (END)
