FOSVOS DATA SHEET VK3214 UART接口 2.5V-5.5V宽电压 4通道16级FIFO的UART扩展 通用异步收发器 2008.05 产品销售服务热线: Tel:021-58998693/58994470-11 Email: [email protected] This specification are subject to be changed without notice. Any latest information please preview http://www.fosvos.com http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART VK3214 UART总线接口 四通道通用异步收发器 无铅封装 1.产品概述 TM VK3214是UART 接口的4通道UART器件。VK3214实现UART桥接/扩展4个串口（UART）的功能。 扩展的子通道的UART具备如下功能特点： 每个子通道UART的波特率、字长、校验格式可以独立设置，最高可以提供1Mbps的通信速率。 每个子通道可以独立设置工作在IrDA红外通信、RS-485 9位网络地址自动识别、软件/硬件自 动流量控制、广播接收等高级工作模式下。 每个子通道具备收/发独立的16 BYTE FIFO，FIFO的中断为4级可编程条件触发点。 VK3214采用SOP20绿色环保的无铅封装，可以工作在2.5～5.5V的宽工作电压范围，具备可配置 自动休眠/唤醒功能。 2.基本特性 2.1 总体特性 低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式 宽工作电压设计，工作电压为 2.5V～5.5V 精简的配置寄存器和控制字，操作简单可靠 创新的可编程数据广播模式支持向任意子通道发送数据广播 提供工业级和商业级产品 高速CMOS工艺 采用符合绿色环保政策的SOP20无铅封装 2.2 扩展子通道UART特性 子通道串口独立配置，高速、灵活： 每个子串口为全双工，每个子串口可以通过软件开启/关闭 波特率可以独立设置，子串口最高可以达到920K bps (5V工作电压) 每个子串口字符格式包括数据长度、停止位数、奇偶校验模式可以独立设置 每个子串口可以软件设置为是否接收数据广播 完善的子串口状态查询功能 FIFO功能： 每个子串口具备独立的16级9Bits发送FIFO，发送FIFO具备4级可编程触发点 每个子串口具备独立的16级9Bits接收FIFO，接收FIFO具备4级可编程触发点 软件FIFO使能和清空 FIFO状态和计数器输出 流量控制： 支持XON/XOFF的软件自动流量控制，XON/XOFF可编程字符自动发送/识别 RS-485功能： RS-485网络地址自动识别功能 错误检测： 支持奇偶校验错，数据帧错误及溢出错误检测 支持起始位错误检测 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 1 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 每个子串口可以软件设置为是否接收数据广播 内置符合SIR标准的IrDA红外收发编解码器，传输速度可达115.2K bit/s 2.3 UART主接口特性 主接口为标准的三线UART串口(RX,TX,GND),无需其它地址信号、控制信号线 可编程波特率设置，最高速度可以达到1M bit/s 可选择的奇校验，偶校验和无校验模式 业界首创的不需地址线控制的串口扩展方式，通过芯片内置的协议处理器实现多串口扩展 UART主接口可以通过引脚设置为红外模式 UART主接口可以通过引脚选择是否采用转义字符模式 3.应用领域 多串口服务器/多串口卡 工业/自动化现场RS-485控制 无线数据传输 车载信息平台/车载GPS定位系统 远传自动抄表（AMR）系统 POS/税控POS/金融机具 DSP/嵌入式系统 4.订购信息 表4.1 VK3214 订购信息 产品型号 封装 说明 VK3214-ESPG SOP20 无铅封装 加强工业级； 工作温度 -45℃～+85℃ VK3214-ISPG SOP20 无铅封装 普通工业级； 工作温度 -45℃～+85℃ VK3214-CSPG SOP20 无铅封装 普通商业级； 工作温度 0℃～+70℃ 5.原理框图 图5.1 VK3214 原理框图 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 2 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 6.封装引脚 6.1封装图 6.2 引脚描述 表6.2 VK3214 引脚描述 名称 管脚 类型 描述 IR 2 I MRX 3 I 为IR(主口红外通信模式)功能引脚： IR=1 红外通信模式； IR=0 普通UART通信模式； 为MRX(主口UART接收)功能引脚； Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 3 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART TR 4 I 为TR(转义字符传输)功能引脚： TR=1 选择有转义字符的串口扩展工作模式； TR=0 选择没有转义字符的串口扩展工作模式； MTX 5 O 为MTX(主口UART发送)功能引脚； RX1 RX2 RX3 RX4 15 12 17 6 I 子通道串口串行数据输入。 RX 将所连数据UART的串行数据输入VK3214的相应管脚。 TX1 TX2 TX3 TX4 14 11 16 7 O 子通道串口串行数据输出。 TX 将串行数据输出到与其连接的器件引脚。 RST 8 I 硬件复位引脚，低电平复位有效 IRQ 10 O 中断输出信号，低电平有效，建议外接上拉电阻，典型值5.1K OSCO 19 I 晶振输入； OSCI 20 O 晶振输出； VCC 9，18 - 电源 2.5V～5.5V工作范围 GND 1，13 - 地 7.寄存器描述 7.1 寄存器列表 VK3214的寄存器按地址编号为6位地址编号，地址000000～111111，分为全局寄存器和子串口寄 存器。其中高2位为通道编号，低4位为寄存器地址编号。 全局寄存器6个，全局寄存器的地址XX0000-XX0101，XX为任意值（考虑到器件升级的兼容性， 建议设置XX=00），低4位地址具体排列见表8.1： 表7.1 全局寄存器列表 寄存器地址[3:0] 寄存器名称 类型 寄存器功能描述 (XX) 0000 RSV 无 保留 (XX) 0001 GCR R/W 全局控制寄存器 (XX) 0010 GMUCR R/W 全局主串口控制寄存器 (XX) 0011 GIR R/W 全局中断寄存器 (XX) 0100 GXOFF R/W 全局 XOFF 字符寄存器 (XX) 0101 GXON R/W 全局 XON 字符寄存器 子串口寄存器10个，其排列为C1C0 REG[3:0] ,高两位为子串口通道号，低4位为寄存器地址，按低 4位的寄存器地址具体排列见表8.2： 表7.2 子串口寄存器列表 寄存器地址[3:0] 寄存器名称 类型 寄存器功能描述 (C1,C0) 0110 SCTLR R/W 子串口控制寄存器 (C1,C0) 0111 SCONR R/W 子串口配置寄存器 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 4 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART (C1,C0) 1000 SFWCR R/W 子串口流量控制寄存器 (C1,C0) 1001 SFOCR R/W 子串口 FIFO 控制寄存器 (C1,C0) 1010 SADR R/W 子串口自动识别地址寄存器 (C1,C0) 1011 SIER R/W 子串口中断使能寄存器 (C1,C0) 1100 SIFR R 子串口中断标志寄存器 (C1,C0) 1101 SSR R 子串口状态寄存器 (C1,C0) 1110 SFSR RW 子串口 FIFO 状态寄存器 (C1,C0) 1111 SFDR RW 子串口 FIFO 数据寄存器 C1,C0：子通道号，00~11 分别对应子串口 1 到子串口 4 7.2 寄存器描述 7.2.1 GCR 全局控制寄存器：（0001） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 0 GBDEN 全局广播使能位 0：禁止数据广播 1：使能数据广播 W/R Bit6 0 W/R Bit5 0 IDEL 软件 IDEL 使能位 0：唤醒正常工作 1：进入 IDEL 模式 -保留 Bit4 Bit3 Bit2 0 0 0 -保留 -保留 -保留 - Bit1 Bit0 0 0 -保留 -保留 - - 7.2.2 GMUCR 全局主串口控制寄存器：（0010） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 --- 4 0011 主串口波特率设置 ,具体设置值参见表 8.9.1（Bit7—4 对应 B3—B0） W/R Bit3 0 Bit2 0 Bit1 -- 0 00 PAEN 主 UART 校验设定（数据长度设置位） 0：8 位数据（无带校验位） 1：9 位数据（带第 9 位校验位） STPL 停止位长度设置位 0：1 位停止位 1：2 位停止位 PAM1—0 奇偶校验模式选择 00：强制 0 校验 01：奇校验 10：偶校验 11：强制 1 校验 W/R W/R W/R 7.2.3 GIR 全局中断寄存器：（0011） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 0 U4IEN 子串口 4 中断使能控制位 0：禁止子串口 4 中断 W/R Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 5 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 1：使能子串口 4 中断 Bit6 0 U3IEN 子串口 3 中断使能控制位 0：禁止子串口 3 中断 1：使能子串口 3 中断 W/R Bit5 0 U2IEN 子串口 2 中断使能控制位 0：禁止子串口 2 中断 1：使能子串口 2 中断 W/R Bit4 0 U1IEN 子串口 1 中断使能控制位 0：禁止子串口 1 中断 1：使能子串口 1 中断 W/R Bit3 0 U4IF 子串口 4 中断标志位 0：子串口 4 无中断 1：子串口 4 有中断 R Bit2 0 U3IF 子串口 3 中断标志位 0：子串口 3 无中断 1：子串口 3 有中断 R Bit1 0 U2IF 子串口 2 中断标志位 0：子串口 2 无中断 1：子串口 2 有中断 R Bit0 0 U1IF 子串口 1 中断标志位 0：子串口 1 无中断 1：子串口 1 有中断 R 7.2.4 GXOFF 全局 XOFF 字符寄存器：（0100） 位 复位值 Bit7 --- 0 00000000 功能描述 类型 XOFF 特殊字符寄存器 W/R 7.2.5 GXON 全局 XON 字符寄存器： 位 复位值 Bit7 --- 0 00000000 功能描述 类型 XON 特殊字符寄存器 W/R 7.2.6 SCTLR 子串口控制寄存器：（0110） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 --- 4 0011 子串口波特率设置 ，具体设置值参见表 8.9.1 （Bit7—4 对应 B3—B0） W/R Bit3 0 UTEN 子串口使能控制位 0：不使能，此时该子串口通道不能进行数据收发 1：使能，使能后该子串口可以进行正常的数据收发 W/R Bit2 0 MDSEL 485 和 232 模式选择控制位 0：RS232 收发模式 1：RS485 收发模式 W/R Bit1 0 RBDEN 允许接收广播数据控制位 1：允许子串口接收广播数据 W/R Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 6 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 0：禁止子串口接收广播数据 Bit0 0 IREN 红外模式选择位 0：标准串口模式 1：红外数据模式 W/R 7.2.7 SCONR 子串口配置寄存器：（0111） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 0 W/R Bit6 0 Bit5 0 SSTPL 子串口停止位长度控制位 0：1 位停止位 1：2 位停止位 SPAEN 子串口校验使能（数据长度控制）位 0：无校验位（8 位数据） 1：有校验位（9 位数据） SFPAEN 子串口强制校验使能控制位 0：不使用子串口强制校验 1：使能子串口强制校验 Bit4 – 3 00 Bit2 1 Bit1 0 Bit0 0 7.2.8 PAM1—0 奇偶校验模式选择： 当 SFPAEN=1 子串口强制校验使能时： 00：强制 0 校验 ；01,10：强制用户校验 ； 11：强制 1 校验 当 SFPAEN=0，子串口普通校验模式时： 00：0 校验； 01：奇校验； 10：偶校验； 11：1 校验 AOD 子串口地址/数据模式选择位（工作在 RS485 模式时） 0：允许接收所有数据字节 1：只允许接收地址字节 AREN 网络地址自动识别控制位 0：禁止网络地址自动识别 1：允许网络地址自动识别 详细操作参见 RS-485 操作模式介绍 AVEN 网络地址可见控制位 0：禁止网络地址可见，网络地址不写入 FIFO 1：允许网络地址可见，网络地址写入 FIFO W/R W/R W/R W/R W/R W/R SFWCR 子串口流量控制寄存器：（1000） 位 复位值 功能描述 Bit7 – 6 00 Bit5 – 4 00 W/R HRTL1—0 暂停发送触发点控制（RS232 模式下有效） ： 00=3bytes 01= 7bytes 10=11bytes 11= 15bytes 在流量控制使能的条件下，当接收 FIFO 中数据的增加到该触发点时， 启动相应的软件/硬件流量控制，控制通道相连接的设备暂停数据发 送。 PRTL1—0 继续发送触发点控制（RS23 模式下有效） ： W/R 00=1bytes 01= 4bytes 10=8bytes 11= 12bytes 在流量控制使能的条件下，当接收 FIFO 中的数据降低到该触发点时， 通过软件/硬件流量控制机制，控制与该通道相连接的设备继续发送数 据。 Viken 05/2008 VK3214数据手册 类型 Ver0.13 7 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART Bit3 0 Bit2 0 Bit1 0 Bit0 0 FWCEN 流量控制使能控制位（RS232 模式下有效） 0：禁止子串口自动流量控制 1：允许子串口自动流量控制 FWCM 流量控制模式 （当流量控制使能时有效） 0：子串口自动软件流量控制 1：保留 保留 XVEN XON/XOFF 可见设置 0：XON/XOFF 字符不可见 1：XON/XOFF 字符写入 FIFO，在主机端可见 XOFF W/R W/R W/R W/R 7.2.9 SFOCR 子串口 FIFO 控制寄存器：（1001） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 – 6 00 Bit5 --4 00 Bit3 0 Bit2 0 Bit1 0 Bit0 0 TFTL1—0 发送 FIFO 触点控制： W/R 00=0bytes 01= 4bytes 10=8bytes 11=12bytes 当接收 FIFO 的数据减少到该触发点时，提示主机可以继续向发送 FIFO 写入数据。 RFTL1—0 接收 FIFO 触点控制： W/R 00=1bytes 01= 4bytes 10=8bytes 11=14bytes 当接收 FIFO 的数据增加到该触发点是，提示主机接口从接收 FIFO 中 读取数据。 TFEN 发送 FIFO 使能控制位 W/R 0：禁止发送 FIFO,待发送的数据不写入发送 FIFO，直接进入发送移 位寄存器 1：使能发送 FIFO,待发送的数据写入发送 FIFO，通过 FIFO 发送 RFEN 接收 FIFO 使能 W/R 0：禁止接收 FIFO, 接收到的数据不写入接收 FIFO 1：使能接收 FIFO，接收到的数据写入接收 FIFO TFCL 清除发送 FIFO W/R 0：不清除 TX FIFO 1：清除发送 TX FIFO 中所有数据 RFCL 清除接收 FIFO W/R 0：不清除接收 FIFO 中数据 1：清除接收 FIFO 中所有数据 7.2.10 SADR 子串口自动识别地址寄存器：（1010） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 --- 0 00000000 子串口自动识别网络地址寄存器。 （RS485 模式下有效） W/R 7.2.11 SIER 子串口中断使能寄存器：（1011） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 0 RXBY RX_BUSY 状态位 0：该通道 RX 空闲 R Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 8 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 1：该通道 RX 正在接收数据 Bit6 0 FOEIEN FIFO 数据错误中断使能位： 0：禁止 FIFO 数据错误产生中断 1：使能 FIFO 数据错误产生中断 W/R Bit5 0 RAIEN 接收地址中断使能位： 0：禁止子串口接收地址产生中断 1：使能子串口接收地址产生中断 W/R Bit4 0 XFIEN XOFF 中断使能位: 0:禁止 XOFF 中断 1:使能 XOFF 中断，当子串口接收到 XOFF 特殊字符时产生中断 W/R Bit3 0 保留 W/R Bit2 0 保留 W/R Bit1 0 TRIEN 发送 FIFO 触点中断使能位 0：禁止发送 FIFO 触点中断 1：使能发送 FIFO 触点中断 W/R Bit0 0 RFIEN 使能接收 FIFO 触点中断 0：禁止接收 FIFO 触点中断 1：使能接收 FIFO 触点中断 W/R 7.2.12 SIFR 子串口中断标志寄存器：（1100） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 Bit6 0 0 R Bit5 0 Bit4 0 Bit3 Bit2 Bit1 0 0 0 Bit0 0 保留 FOEINT 子串口 FIFO 数据错误中断标志位 0：无 FIFO 数据错误中断 1：FIFO 数据错误(当 FIFO 中数据出错时产生该中断) RAINT 子串口自动地址识别中断位 0：无地址自动识别中断 1：自动地址识别中断(当接收到的数据为地址字节且与 SDAR 匹配时 产生中断) XFINT XOFF 中断标志位 0：无 XOFF 中断 1：有 XOFF 中断 保留 保留 TFINT 子串口发送 FIFO 触点中断标志位 0：无 TFINT 中断 1：有 TFINT 中断 RFINT 子串口接收 FIFO 触点中断标志位 0：无 RFINT 中断 1：有 RFINT 中断 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 7.2.13 SSR 子串口状态寄存器：（1101） 位 复位值 Viken 05/2008 功能描述 VK3214数据手册 类型 Ver0.13 9 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART Bit7 X OE 子串口接收 FIFO 中当前数据(最早写入)的溢出错误标志位： 0：无 OE 错误 1：有 OE 错误 R Bit6 X R Bit5 X Bit4 X FE 子串口接收 FIFO 中当前数据(最早写入)的帧错误标志位： 0：无 FE 错误 1：有 FE 错误 PE 子串口接收 FIFO 中当前数据(最早写入)的校验错误标志位 0：无 PE 错误 1：有 PE 错误 RX8 子串口接收 FIFO 中当前数据(最早写入)的第 9 位(Bit8)数据值 Bit3 0 R Bit2 1 Bit1 0 Bit0 1 TFFL 子串口发送 FIFO 满标志 0：子串口发送 FIFO 未满 1：子串口发送 FIFO 满 TFEM 子串口发送 FIFO 空标志 0：子串口发送 FIFO 位空 1：子串口发送 FIFO 空 TXBY 子串口发送 TX 忙标志 0：子串口发送 TX 空 1：子串口发送 TX 忙 RFEM 子串口接收 FIFO 空标志 0：子串口接收 FIFO 未空 1：子串口接收 FIFO 空 7.2.14 R R R R R SFSR 子串口 FIFO 状态寄存器：（1110） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 – 4 0000 TCNT3—0 子串口发送 FIFO 中的数据个数 R Bit3 -- 0 0000 RCNT3—0 子串口接收 FIFO 中的数据个数 R 7.2.15：SFDR 子串口 FIFO 数据寄存器：（1111） 位 复位值 功能描述 类型 Bit7 -- 0 xxxxxxxx 写操作时：写入的子串口发送 FIFO 的数据 读操作时：读出的子串口接收 FIFO 的数据 W/R 8.全局功能描述 8.1 复位 VK3214为低电平复位。 各寄存器的复位值见7.2寄存器表中所列。 复位期间及复位后，各子串口处于禁止收发状态。当子串口处于联网模式下时，该特性使 得该子串口所在的子节点在上电、复位期间不会对联网的其它节点产生干扰。 当主接口为UART串口时，其复位后的默认波特率见表8.6.1中阴影标注部分 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 10 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 8.2 时钟选择 VK3214使用晶振时钟作为芯片的时钟源。 8.3 中断控制 VK3214有两级中断：子串口，全局中断。当IRQ引脚指示有中断时，可以通过读取全局中断 寄存器GIR以判断当前中断的类型，然后去读取相应的中断状态寄存器，以确定当前的中断源。 VK3214的中断结构如下图所示： uart1_ireq uart1_ireq_en uart1_ireq uart1_ireq_en uart1_ireq IRQ uart1_ireq_en uart1_ireq uart1_ireq_en modem_ireq modem_ireq_en 图 8.3 VK3214 中断结构图 VK3214的每个子串口都有独立的中断系统，包括：FIFO数据错误中断，接收地址中断（RS485 模式），XOFF发送中断，发送FIFO触发点中断，接收FIFO触发点中断。 当任意一个中断使能后，满足中断条件就会产生相应的中断。 8.3.1 FIFO数据错误中断 FIFO数据错误中断表明当前接收FIFO中有一个或以上的数据错误，产生错误的条件包括OE （数据溢出错误），FE（数据帧错误），和PE（奇偶校验错）。 一旦有接收FIFO中有出错数据，将产生该中断，直到接收FIFO中的所有出错数据都被读取后， 该中断才被清除。该中断清除后表明当前接收FIFO中没有出错数据。 8.3.2 接收地址中断 该中断仅当VK3214工作在RS485模式时产生。在RS232模式下不会产生该中断。 在自动地址识别模式下，子串口接收到与其设定地址一致的地址字节时，产生该中断。直到 相应的中断寄存器被读取后，该中断自动清除。 在手动地址识别模式下，一旦接收到地址字节，都将产生该中断。相应的中断寄存器被读取 后，该中断被清除。 8.3.3 发送XOFF中断 在软件自动流量控制模式下，当数据接收端准备发送XOFF字符时产生该中断。当其准备发送 XON字符字符时该中断被清除。 8.3.4 发送FIFO触发点中断 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 11 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 当发送FIFO中的数据个数小于设定的发送FIFO触发点时，产生该中断。当发送FIFO中的数据 个数大于设定的发送FIFO触发点时，该中断被清除。 8.3.5 接收FIFO触发点中断 当接收FIFO中的数据个数大于设定的接收FIFO触发点时，产生该中断。当接收FIFO中的数据 个数小于设定的发送FIFO触发点时，该中断被清除。 8.4 广播模式操作 VK3214支持子串口通道可独立配置的数据广播模式。 首先通过设置全局寄存器GCR中的GBDEN位，将主口的全局广播设置为使能，然后设置需要 接收广播数据的相应子串口通道的SCTLR的RDBEN位，使得该通道可以接收数据广播。设置完 成后，主口发往任意通道的数据都能被设置为接收广播使能的子串口接收，而未设置接收数 据广播的子串口将会忽略这些数据。 8.5 红外模式操作 VK3214的主串口和子串口都可以设置成为红外通信模式。当VK3214的UART设置为IrDA模式 时，可以与符合SIR红外通信协议标准的设备通信，或者直接应用于光隔离通信中。 在IrDA模式下，一位数据的周期缩短到普通UART一位数据的3/16，小于1/16波特周期的 脉冲将被作为干扰而忽略。 8.5.1 红外接收操作 在红外数据接收的时序和普通UART数据接收的对应图 如图8.5.1所示：IRX为接收到的红 外数据信号，RX为通过红外数据解码后的数据。解码后的数据与IRX上的数据有1个BIT （16xCLOCK）的延迟。接收模式下，与普通UART不同的是，RX在脉冲的中间进行一次采样（区 别与普通UART的3次采样），IrDA解码器将IRX上的3/16波特周期的脉冲解码为数据0，持续低 电平解码为数据1。 图 8.5.1 红外接收时序 8.5.2 红外发送操作 红外数据发送和普通UART数据发送的对应图如图8.5.2所示，TX为普通UART数据发送时序， IRTX为红外发送时序。当发送数据0时，红外编码器将产生一个3/16位宽的脉冲通过TX发送。 当发送数据0时，保持低电平不变。 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 12 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 图 8.5.2 红外发送时序 8.6 可编程波特率发生器 VK3214 的主串口和子串口采用相同的独立可编程波特率发生器。 该波特率发生器产生固定 16X 系统时钟的波特率，分频率可以通过软件设置。 下表给出了在不同系统时钟频率下的串口波特率设置表： 表 8.9.1 BAUD B3 B2 B1 B0 分 频 率 波特率 Fosc= 1.8432MHz 波特率 Fosc= 3.6864MHz 波特率 Fosc= 7.3728MHz 波特率 Fosc= 11.0592MHz 波特率 Fosc= 14.7456MHz 0 0 0 0 48 38400 76800 153600 230400 307200 0 0 0 1 96 19200 38400 76800 115200 153600 0 0 1 0 4 9600 19200 38400 57600 76800 0 0 1 1 8 4800 9600 19200 28800 38400 0 1 0 0 16 2400 4800 9600 14400 19200 0 1 0 1 32 1200 2400 4800 7200 9600 0 1 1 0 64 600 1200 2400 3600 4800 0 1 1 1 128 300 600 1200 1800 2400 1 0 0 0 3 115200 230400 460800 691200 921600 1 0 0 1 6 57600 115200 230400 345600 460800 1 0 1 0 12 28800 57600 115200 172800 230400 1 0 1 1 24 14400 28800 57600 86400 115200 1 1 0 0 48 7200 14400 28800 43200 57600 1 1 0 1 96 3600 7200 14400 21600 28800 1 1 1 0 192 1800 3600 7200 10800 14400 1 1 1 1 384 900 1800 3600 5400 7200 [注] 上表中蓝底部分的设置为 VK3214 复位后的初始值。 8.7 数据格式设置 8.7.1 校验模式 VK3214的UART能提供强制校验，计算校验和无校验的数据格式，通过SCONT（子串口配 置寄存器）进行设置： Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 13 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 强制校验模式 VK3214支持强1校验，强0校验和用户指定校验模式。在这种模式下，校验设置仅影响数据 发送，数据接收将忽略奇偶校验。 在RS-485模式下，推荐使用强制校验模式，在该模式下，可以很方便的区分数据和地址。 计算校验模式 VK3214支持1校验、0校验，奇校验、偶校验模式。在该模式下，接收和发送的数据都进行 奇偶校验计算。 8.7.2 数据长度 VK3214支持1或2位停止位模式。 8.8 休眠和自动唤醒 VK3214支持休眠和自动唤醒模式，向GCR的IDLE位写入1，将进入休眠模式。在休眠模式 下，VK3214的系统时钟将停止以降低功耗。 在休眠模式下，可以被主口和子串口自动唤醒：一旦SCS，CS，主口MRX，子串口RX有数 据改变，VK3214的系统时钟将会被自动唤醒，进入正常收发。 9.UART接口模式操作 9.1 UART接口与主机的连接 当VK3214的主接口为UART时，仅需要RX，TX连接主机。采用标准的UART协议进行通信。上电后，主 机以VK3214的复位值所确定的波特率和数据格式对VK3214进行初始化设置后即可方便的实现串口扩 展功能。 VK3214与主机的接口如图10.1所示： RTS uC RX TX RX TX RX TX VK3200 IRQ 图 9.1 CTS UART 接口与主机连接图 9.2 主UART接口的操作时序 写操作时，先向VK3214的RX写入一个命令字节（Command Byte）,随后写入相应的数据字节，其 操作时序（无校验，禁止转义和红外模式）如图10.2所示： Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 14 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART start LSB MSB stop start LSB MSB stop RX IR 0 TR 0 TX 1 图 9.2.1 UART 主接口写操作时序 读操作时，先向VK3214的RX写入命令字节，相应的数据字节从TX读取，其操作时序（无校验，禁 止转义和红外模式）如图10.3所示 start LSB MSB stop RX 0 IR 0 TR start LSB MSB stop TX 图 9.2.2 UART 主接口读操作时序 9.3 主UART通信传输协议描述： 9.3.1.写寄存器： 分类 BIT TX RX 控制字节 CMD 7 1 6 0 5 C1 4 C0 3 A3 2 A2 1 个数据字节 DB(下行) 1 A1 0 A0 7 D7 6 D6 5 D5 4 D4 3 D3 2 D2 1 D1 0 D0 9.3.2.写FIFO：(多字节写入) 分类 控制字节 CMD [N3 N2 N1 N0]个数据字节 DB(下行) BIT 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 TX RX 1 1 C1 C0 N3 N2 N1 N0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2 1 0 9.3.3.读寄存器： 分类 BIT TX 控制字节 CMD 7 0 6 0 Viken 05/2008 5 C1 4 C0 3 N3 2 N2 1 个数据字节 DB(上行) 1 N1 0 N0 VK3214数据手册 7 Ver0.13 6 5 4 3 15 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART RX D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 9.3.4.读FIFO：（多字节读取） 分类 控制字节 CMD [N3 N2 N1 N0]个数据字节 DB(上行) BIT 7 6 5 4 3 2 1 0 TX RX 0 1 C1 C0 N3 N2 N1 N0 7 6 5 4 3 2 1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 说明： C1,C0：子串口通道号， 00~11分别对应子串口1到子串口4。 A3,A2,A1,A0:子串口寄存器地址； N3,N2,N1,N0:写入/读取FIFO的数据字节个数；当其为0000时，表明后接1个数据字节；当其为1111 时，表明后接16个数据字节； 向子串口读/写数据有两种方法： a. 读/写寄存器方式，对子串口FIFO寄存器SFDR（1111）进行读/写操作,一次只能读/写一个字节； b. 读/写FIFO方式，对接收/发送FIFO直接进行读/写操作，一次最多可以读写16个连续数据 9.4 主UART接口转义字符操作模式： 当主串口TR引脚接高电平时，VK3214工作在转义模式下。该模式在普通UART主接口通信模式下加入 了一个转义字符（00H）作为帧同步，使得在数据传送中即使一个数据帧传输出错，不会影响其后的 其它数据传输。该模式适合用于远距离和干扰较大的场合进行数据通信。 在该模式下，一个完整的数据发送帧包括一个转义字符（00H），一个命令字节，以及紧跟其后的数 据字节。其格式如下 转义字符（00H） 控制字节 CMD 数据字节 DB （1 个或多个字节） 注意：当需要传输的数据中包含00H时，需要连续传送2个00H给VK3214；第一个00H作为转义字符， 第二个00H才作为数据00H接收。 当TR接低电平时，VK3214工作在普通UART传输协议模式下，其操作按照10.1.3描述的进行操作。 在转义模式下，UART主接口的操作时序如下所示： start LSB START BYTE MSB stop start LSB CMD BYTE MSB stop start LSB DATA BYTE MSB stop RX IR 0 TR 1 TX 1 图 9.4.1 Viken 05/2008 UART 主接口转义模式写操作时序 VK3214数据手册 Ver0.13 16 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART start LSB START BYTE MSB stop start LSB CMD BYTE MSB stop RX IR 0 TR 1 start LSB TX 图 9.4.1 DATA BYTE MSB stop UART 主接口转义模式读操作时序 9.5 主UART接口红外操作模式 当主串口IR引脚接高电平时，VK3214主UART工作在红外模式下，主UART与主机的通信遵从红外通信 协议，其操作时序参见8.8红外模式操作。 当主串口IR引脚接低电平时，VK3214工作在普通模式下。 10．子串口操作描述 10.1 子串口使能/禁止 VK3214允许独立使能或禁止每个子串口通道。 在使用中可以禁止不使用的子串口通道以降低功耗。 子串口通道只有处在使能状态才能接收和发送数据。 10.2 收发 FIFO 控制 VK3214提供了独立的16级FIFO接收和发送FIFO。接收FIFO包含额外的3个bit，用于存储错误状 态。相关操作通过SFOCR（子串口FIFO控制寄存器）进行设置。 10.2.1 发送FIFO 触发点操作 VK3214为每个通道提供独立的可编程发送FIFO触发点设置， 以产生相应的发送FIFO触发点中断。 当发送FIFO触发点中断使能时，发送FIFO中的数据数目小于设定的触发点时产生相应中断。 10.2.2 接收FIFO触发点操作 VK3214为每个通道提供独立的可编程接收FIFO触发点设置，以产生相应的接收FIFO触发点中断。 当接收FIFO触发点中断使能时，接收FIFO中的数据数目大于设定的触发点时产生相应中断。 10.2.3 发送FIFO的使能/禁止 复位后，发送FIFO处于禁止状态。如果希望将数据写入发送FIFO，需要首先使能发送FIFO。 发送FIFO中的数据是否发送，取决于相应的子通道UART是否使能。一旦相应子通道UART处于 使能状态，则发送FIFO中的数据将会立即发送，否则，发送FIFO中的数据将不会被发送直到相应 的子通道被使能。 10.2.4 接收FIFO的使能/禁止 复位后，接收FIFO处于禁止状态。如果希望接收子串口数据，需要首先使能相应的子串口通 道及其接收FIFO。只有相应的UART和接收FIFO使能后，接收到的数据才能写入接收FIFO存储。 如果子串口通道使能而接收FIFO禁止，子串口能接收数据，但数据不会写入接收FIFO而被忽略。 10.2.5 发送FIFO 清空 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 17 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 当SFOCR中发送FIFO清空位（TFCL）被置1时，该子通道发送FIFO中的数据将被清空，发送FIFO 计数器和指针都将清零。 TFCL位被置1后，将会在一个时钟后被硬件自动清0。 10.2.6 接收FIFO 清空 当SFOCR中接收FIFO清空位（RFCL）被置1时，该子通道接收FIFO中的数据将被清空，接收FIFO 计数器和指针都将清零。 RFCL位被置1后，将会在一个时钟后被硬件自动清0。 10.2.7 发送FIFO 计数器 VK3214用寄存器中的4位来反应当前发送FIFO中的数据数目：当一个字节的数据写入发送FIFO 后，发送FIFO计数器自动加1；当一个发送FIFO中的数据被发送后，发送FIFO计数器自动减1。 注意：当发送FIFO计数器为15（1111）时，如果再写入一个数据则计数器变为0（0000）。当 发送FIFO计数器为1（0001）时，发送一个数据之后则计数器也变为0（0000）。因此，当发送FIFO 计数器为0时，表明发送FIFO满或者空，在这种情况下，需要结合子串口状态寄存器（SSR）中的 相关状态位进行判断。 10.2.8 接收FIFO计数器 VK3214用寄存器中的4位来反应当前接收FIFO中的数据数目：当一个字节的数据写入接收FIFO 后，接收FIFO计数器自动加1；当一个接收FIFO中的数据被读取后，接收FIFO计数器自动减1。 注意：当接收FIFO计数器为15（1111）时，如果再接收一个数据则计数器变为0（0000）。当 接收FIFO计数器为1（0001）时，读取一个数据之后则计数器也变为0（0000）。因此，当接收 FIFO计数器为0时，表明接收FIFO满或者空，在这种情况下，需要结合子串口状态寄存器（SSR） 中的相关状态位进行判断。 10.3 流量控制 VK3214提供硬件流量控制，软件流量控制和手动流量控制三种模式可选择。硬件流量控制通过 CTS和RTS引脚实现流量控制，可以减少软件开销并提高系统效率。软件流量控制通过XON和XOFF可编 程特殊字符实现流量控制操作。相关操作通过SFWCR（子串口流量控制寄存器）设置。 在RS485模式下，该功能被禁止。 10.3.1 触发点控制 当VK3214设置为自动软件/硬件流量控制时： SFWCR中的HRTL1—0用于设置暂停发送触发点，当接收FIFO中的数据个数达到暂停发送触发点 时，VK3214将发出暂停发送信号，以通知发送端暂停发送数据。 SFWCR中的PRTL1—0用于设置继续发送触发点，在暂停发送状态下，主机口可以通过读取数据 操作读取接收FIFO中的数据，当接收FIFO中的数据个数等于设置的继续发送触发点时，VK3214将 通知发送端继续发送数据。 设置时，需要保证暂停发送触发点大于继续发送触发点的数值。VK3214不对该条件做自动判断。 10.3.2 自动软件流量控制操作 当VK3214工作在自动软件流量控制模式时，子串口通道通过RX发送和TX接收XOFF和XON字符实 现软件流量控制，无需其它控制线。XON和XOFF字符可以通过全局寄存器中的XON和XOFF寄存器设置。 在软件流量控制模式下，传输的数据字节中不能出现XON和XOFF字符，否则将会被作为XON和 XOFF控制字符，因此在软件流量控制下，需要对数据中的XON和XOFF字符进行相应的转义处理。 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 18 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 10.3.2.1 XON/XOFF发送操作 在自动软件流量控制模式下，一旦数据接收端接收FIFO中数据的个数达到设定的触发点时， 为防止接收FIFO溢出，VK3214将自动通过TX发送一个XOFF字符，数据发送端收到该XOFF字节后，发 送完当前字节后即暂停数据发送。 发送端暂停数据发送后，接收端的主机接口读取接收FIFO中的数据以释放接收FIFO空间，当 接收FIFO中数据的个数减少到继续发送触发点时，接收端向发送端发送一个XON字符，发送端接收到 该字符后，将恢复数据发送。 相关的操作时序如下图所示，XON/XOFF字符的数值由上层软件设置： DATA DATA DATA RX resume trigger XOFF XON TX halt trigger RD FIFO 图 11.3.2 XON/XOFF 发送操作 10.3.2.2 XON/XOFF接收操作 在软件流量控制模式下，VK3214接收到数据后，首先会与XOFF中的数据进行比较，当接收到XOFF 字符时，在发送完当前字节后即暂停数据发送。 数据暂停发送状态下，接收到XON字符后，将恢复数据发送。 10.3.2.2 XON/XOFF可见设置 在软件流量控制模式下，特殊字符XON/XOFF可以通过设置SFWCR（子串口流量控制寄存器）XVEN 位，使之在主机端为可见或不可见。 当设置为可见时，XON和XOFF字符作为数据写入接收FIFO。 当设置为不可见时，XON和XOFF字符将作为控制字符不被写入接收FIFO。 10.4 RS485操作 VK3214 的子串口支持 RS584 自动网络地址识别模式，网络地址可见设置。 10.4.1 网络地址和自动地址识别 RS485 模式下，每个 UART 有一个唯一的网络地址，VK3214 提供了一个 8 位寄存器进行 RS485 网络设置。 当自动网络地址识别功能使能时，VK3214 对接收到的数据进行自动识别。 如果接收到的数据为数据字节或者是与 SADR 中地址字节不匹配的地址字节时，VK3214 忽略 这些数据。 如果该子串口接收到的数据为地址字节，且与 SADR 中的数据匹配，则 VK3214 进入接收状态， 将该地址字节后的数据字节写入接收 FIFO 中。 当该子串口在数据接收状态下，接收到一个地址字节，且该字节与SADR不匹配时，接收将被 自动禁能。 10.4.2 自动和手动地址识别 RS485模式下，SCONR子串口配置寄存器中的AOD位为数据地址选择位。其默认值为1，表明 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 19 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 该子串口只接收地址字节而忽略数据字节。 在RS485自动地址模式下，当接收到的地址与SADR的地址一致时，AOD将自动变为0，此时该 子串口可以继续接收数据。当子串口接收到的下一个地址字节与SARD的地址不一致时，AOD位将 自动置1，不再接收其后的数据字节。 在RS485手动地址识别模式下，RS485地址由上层软件判断，AOD位需要手动设置。AOD设置 为0时表明可以接收其后的所有数据，当AOD设置为1时，表明将忽略除了地址以外的所有数据。当 接收到地址字节时，VK3214将产生中断，通知MCU将收到的地址字节进行判断，以决定是否设置 AOD以接收其后的数据。 11.4.3 网络地址可见设置 当子串口设置为手动地址识别模式时，RS485网络地址总是可见。 在子串口社设置为自动地址识别模式时，可以设置SCONR子串口配置寄存器中的AVEN位，改 变网络地址可见属性。当设为地址可见时，接收到的网络地址进入接收FIFO，否则将被忽略。 11．参数指标 11.1 VK3214的静态参数 除非特别说明，满足： VCC=（2.5V±0.2V）或 （3.3±0.3V）或（5±0.5V） ；-40℃到+85℃ ； 符号 说明 条件 VCC=2.5V 最小 最大 VCC=3.0V 最小 最大 VCC=5.0V 最小 最大 单 位 电源 VCC 电源电压 ICC 工作电流 ICCSL 休眠电流 3.6864MHz 晶振 无负载 2.3 2.7 3.0 3.6 4.5 5.5 V 1 2 2 3 6 10 mA 150 - 200 - 460 - uA 输入逻辑信号 VIH 输入高电平 1.8 5.5 2.0 5.5 3.6 5.5 V VIL 输入低电平 - 0.6 - 0.9 - 1.1 V IIL 输入漏电流 - ±10 - ±10 - ±10 uA CI 输入电容 - 5 - 5 - 5 pF VI=5.5 or 0V 输出逻辑信号 VOH 输出高电平 IOH=6mA 1.9 - 2.4 - 4.5 - V VOL 输出低电平 IOL=-6mA - 0.4 - 0.4 0 0.4 V IOL 输出漏电流 - ±10 - ±10 - ±10 uA Co 输出电容 - 5 - 5 - 5 pF 11.2 VK3214的动态参数 符号 说明 FOSI 晶振频率 条件 VCC=2.5V 最小 最大 - 15 VCC=3.0V 最小 最大 - 18 VCC=5.0V 最小 最大 - 20 单 位 MHz 11.3 VK3214的极限参数 符号 说明 Viken 05/2008 条件 最小 VK3214数据手册 Ver0.13 最大 单位 20 of 22 http://www.fosvos.com VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART VCC 电源电压 -0.5 6 V VI 输入电压 -0.5 +5.5 V VO 输出电压 -0.5 +5.5 V - 600 mW PTOL 总功耗 TO 工作温度 -40 +85 ℃ TSTG 存储温度 -65 +150 ℃ 12．封装信息 VK3214采用SOP20无铅绿色封装 图 12.1 SOP20 封装信息 13．焊接工艺 VK3214 采用使用绿色环保材料，引脚采用纯锡电镀。推荐使用峰值温度小于 260℃，符合无铅标 准的回流焊工艺进行焊接。 所有 SMD 器件焊接工艺都对湿度敏感，建议在焊接前进行干燥处理。 采用手工焊接时，应首先焊接两个对角线的引脚进行固定后再焊接其它引脚。焊接温度为 300℃， 烙铁与引脚的接触时间控制在 10 秒以内。 14．特别申明 Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 21 of 22 VK3214 UART接口 宽工作电压 4通道 16级FIFO的UART 本产品并非为生命保障系统、航空航天系统设计，将本产品应用于该领域而引发的一切后果，维 肯电子将不承担任何责任。 维肯电子保留对产品进行性能、功能、参数修改的权利。对于正式量 产的产品，维肯电子做出的修改将以公告方式通告用户。 15．版本历史 V1.0 以前版本均为未正式发布的内部版本。 16．联系信息 Tel:021-58998693/58994470 Email:[email protected] Viken 05/2008 VK3214数据手册 Ver0.13 22 of 22 www.fosvos.com 维肯电子指定代理商 上海福跃电子科技有限公司 FOSVOS ELECTRONIC SHANGHAI CO.,LTD TEL: 86-21-58998693 58994470 FAX: 86-21-58998693-18 技术咨询热线：８６－２１－５８９９４４７０－１６ E-mail: [email protected] http://www.fosvos.com 地址：上海市浦东新区金高路 １２９６ 弄 １０３ 号 １－３Ｆ ＡＤＤＲＥＳＳ：１－３Ｆ，Ｎｏ．１０３，Ａｌｌｅｙ １２９６，Ｊｉｎｇａｏ Ｒｄ ，Ｐｕｄｏｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｈｉｎａ 邮编：２０１２０６ Ｚｉｐ Ｃｏｄｅ：２０１２０６ 上海福跃电子科技有限公司 ——值得信赖的电子元器件供应商和方案解决提供商 www.fosvos.com