随着     计算机   网络的发展，以及现场总线等技术的广泛使用，串口通讯在各种场合的应用越来越广泛。在集中控制系统中，需要在多个串口间进行通信，而在一般计算机上，只有1～3个串口，为了实现对多点的控制，需要对串口进行扩展。

    ARM   芯片是目前在嵌入式系统中应用比较广泛的一种芯片，由于可以运行操作系统，以及拥有包括LCD、串口通讯、网络通讯、存储芯片等大量外围     接口芯片   的支持，使得ARM广泛应用于检测、通讯、控制等领域。

本文以ARM920T核的S3C24449芯片作为微控制器，在TQ2440开发板进行串口扩展，利用开发板上的系统总线     接口   和通用输入输出接口分别与扩展串口相连，达到同时与多台串口设备并行通信的目标。

1、硬件介绍

1．1异步通信芯片——TL16C554A

TL16C554A含有4路异步通信单元（AsynchronousCommunica  TI onsElementACE），每路ACE均可接收外围设备的串行数据，并将其转换为并行数据供     CPU   使用，也可将CPU的并行数据转换为串行数据发送到外围设备。

TL16C554A引脚如图1所示。各主要引脚的功能说明如下：A0—A2用于选择片内寄存器；D0—D7进行数据传输；IOR和IOW进行读写；CSA，CSB，CSC，CSD用于选定具体串口；XTAL1，XTAL2可接     晶振   或外部     时钟   信号；INTA，INTB，INTC，INTD为4个独立外部中断信号；RXA，RXB，RXC，RXD：串行接收数据；TXA，TXB，TXC，TXD：串行发送数据。

1．2系统总线接口、GPIO接口

TQ2440开发板以S3C2440芯片作为控制器，主频400MHz，外扩64M内存，256M闪存，并集成了多种接口，本设计中使用开发板上的系统总线接口与GPIO（通用输入输出接口）和TL16c554A相连。

1．2．1系统总线接口

本开发板上的系统总线接口中共包含8根地址线（A0～A6，A24），16根数据线（DATA0～DATA15），4个中断，4个片选等信号，该总线接口集成了IDE所需的所有引出点，方便用户扩展，接口     电路   如图2所示。

1．2．2GPIO接口

GPIO是通用输入输出口的简称，本开发板带有一个40     Pi   n2．0mm间距的GPIO接口，如图3所示。不仅包含很多富余的GPIO引脚，还包含了一些其他CPU引脚，如     AI   N0～AIN3，CLKOUT等。如SPI接口、     I2C   接口、     LED   1～LED4（实际就是GPB5～GPB8），它们其实也是GPIO，不过是以特殊功能接口来标称定义的，这些都可以通过相应的CPU     寄存器   来设置更改它们的用途。

2、硬件设计

在硬件设计中，将TQ2440开发板扩展口的地址线ADDR0，ADDR1，ADDR2与16C554A的A0，A1，A2直接相连，TL16C554A芯片A0，A1，A2的不同的组合代表芯片内不同的寄存器。

在与TL16C554A的连接中，由于TL16C554A只有8位，只需TL16C554A的D0～D7和开发板的DATA0～DATA7相连。读写信号直接相连（开发板的nOE、nWE分别与串口的IOE、IOW直连）。由于16C554芯片启动要有一定的宽度的脉冲，可以从GPA12输出一定的宽度的脉冲来完成。

每片16C554A可以将数据总线上的数据和4个串行端口的数据进行相互的转化，两片16C554A芯片共有8个串行口，通过3根地址线ADDR4，ADDR5，ADDR24经过74LS138选择8个串口中的任意一个。

因为方案采用中断方式，所以将NSEL置高位，即允许芯片中断。16C554A有INTA、INTB、INTC、INTD4个中断线，第一片扩展串口与系统总线的EINT1，EINT2，EINT5，EINT6相连，第二片扩展串口与GPIO中的EINT11，EINT13，EINT15，EIN39中断相连，使得任一片芯片的任意的端口都能产生中断。

S3C2440的A0，A1，A2，A4，A5，A24通过不同组合可以选择8个不同的端口。nGCS5与74LS138译码器片选脚相连，根据S3C2440对地址空间的定义，这样就确定了第一片16C554A扩展芯片4个端口的访问地址为0X28000000，0X28000010，0X28000020，0X28000030，第二片16C554A扩展芯片4个端口的访问地址为0X29000000，0X29000010，0X29000020，0X29000030，根据端口基地址就可以确定片内的各个寄存器地址。具体连接如图4所示。

3、驱动程序移植

软件设计主要是为设备编写驱动程序。设备驱动是介于硬件和操作系统之间的软件接口，主要功能包括：探测和初始化设备；从设备接收数据并提交给内核；从内核接收数据送到设备；检测和处理设备错误。

串口驱动程序从上到下分为4层：终端设备层、行规程、串口抽象层、串口芯片层。其中，串口芯片层与具体的芯片相关，主要是向串口抽象层提供串口芯片所用的资源，还进行一些与芯片相关的设置。

TL16C554A扩展串口芯片属于标准串口，内核的串口驱动程序对它支持它的驱动程序就是     Linux   内核代码中的driver／seria／8250．c．入口函数是serial8250_init，它用于向串口抽象层提供注册串口的物理信息。串口的物理信息主要有两类：访问地址和中断号。所以只要设置好这两类物理信息，就可以驱动扩展串口了，图5为驱动程序移植流程。

3．1构建扩展串口的数据结构

串口的物理信息存储在内核源程序arch／arm／plats3c24xx／common-smdk．c中，所以主要工作是在commonsmdk．c源文件中增加三段代码：

1）增加头文件

源程序中要包含头文件linux／serial_8250．h，用于告诉编译器使用8250．c作为扩展串口的源程序；

2）增加串口的物理信息

在common-smdk．c文件中增加8个元素的structplat_serial8250_port结构数组，并加入数据项，如每个串口使用的物理地址和中断号等信息，使系统启动后能找到串口。下面以第1片TL16c554A的第1个串口CSA为例说明如何在源程序中添加数据结构：

3）加入内核设备列表中

把串口设备（s3c_deviee_8250代表TL16c550A芯片）加入到内核的platform_device结构中

sta  TI cstructplatform_device_initdata*smdk_devs［］={&s3c_device_8250，}；

3．2增加开发板代码使串口可用

主要修改drivers／serial／8250．c文件，使BANK5以8位的位宽访问TL16c554A芯片，并指定芯片的中断触发方式。

1）增加头文件asm／areh-s3c2410／regs-mem．h，定位TL16c554A所在的地址空间；

2）设置存储控制器的BANK5的位宽（8位）

在serial8250_init（void）初始化函数中把存储控制器的位宽寄存器设为0X22011110；

3）指定中断触发方式

因为TL160554A的中断信号INTA、INTB、INTC、INTD为高电平有效，所以需将INTA、INTB、INTC、INTD上升沿触发，在调用中断函数req-uest_irq前应设置中断标志为IRQF_TRIGGER_RISING。

3.3增加内核配置项

在内核源代码的driver／serial／Kconfig中增加config条目CONFIG_SERIAL_EX     TE   ND_S3C24XX，内核编译时选定该选项可以把驱动程序编译进系统中。

4、     测试   扩展串口

测试的工作包括编译内核、在根文件系统中增加设备文件、修改系统初始化脚本、测试扩展串口几个步骤。图6为串口测试流程图。

1）配置、编译内核

配置内核时增加配置选项CONFIG_SERIAL_EXTEND_S3C24XX，执行“makeuImage”命令，编译内核。

2）修改根文件系统

在Linux系统中通过设备文件来访问具体的物理设备，故使用mknod命令，增加ttyS0，ttyS1，…，ttyS7设备文件，分别对应两片TL16c554A的8个串口。命令格式如下：

#mknod／dev／ttyS0c464

3）修改配置文件

在／etc／inittab配置文件中添加ttyS0：：askfirat：-／bin／sh

4）测试

把第一个串口与主机相连，设置U-Boot的启动参数为：noinitrdroot=／dev／mtdblock2init=／linuxrcconsole=ttyS0，重新启动开发板，就能在超级终端下看到linux系统启动信息了。

5、结束语

本文提供了在原有TQ2440开发板中扩展8个串口，采用中断服务的方案，提高了ARM9系统运行效率。在此基础上可以进一步扩大，将串口扩展到12个、16个或者更多。

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