1 概 述
RS232(UART)接口是一種簡單、方便和實用的通信接口，用途非常廣泛。在許多嵌入式應用，如智能儀器儀表、電子設(shè)備中，均使用RS232與PC機等外部系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)上位機對下位機的控制及數(shù)據(jù)交換等。在系統(tǒng)調(diào)試過程中，通常也是通過RS232，將調(diào)試數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上顯示出來。
但在PC機領(lǐng)域，RS232(COM)串行接口已經(jīng)從最新一生產(chǎn)的計算機，尤其是筆記本電腦中消失了，而串行接口USB成為了標準的配置。這種變化給硬件工程師帶來了不少麻煩。
目前通常的解決辦法是購置一根“USB to RS232”轉(zhuǎn)換電纜，其基本作用是在USB總線上仿真出一個RS232端口。這種方法的主要優(yōu)點在于：PC應用程序?qū)⒃揢SB口連接當作COM口連接使用，從而可以使工程師輕松跨越復雜的USB低層接口協(xié)議，仍使用原來熟悉的，針對COM口操作的方式編寫程序代碼。
本文將介紹另外一種與上述方法原理類似的設(shè)計實現(xiàn)方案，設(shè)備之間的外表連接全部換成了USB標準物理接口和連接電纜，但在PC上仍然使用針對COM口操作的方式編寫程序代碼，保留了原來的風格。該方案是采用Cypress公司PSoC家族中帶USB接口的CY7C64215(或CY8C24x94)芯片實現(xiàn)的。
2 PSoC、PSoC USB和USBUART
2．1 PSOC
可編程片上系統(tǒng)(Prograromable System on Chip，PSoC)，是Cypress公司近幾年推出的一種新型的可編程半導體器件芯片。PSoC由8位微處理器內(nèi)核，多個可編程的模擬模塊和數(shù)字模塊，硬件乘法累加器，以及I2C、Flash、SRAM等周邊外圍資源組成。因此，PSoC除了能實現(xiàn)一般MCU的功能外，還可通過可編程模擬和數(shù)字模塊，靈活地實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)所需的多種模擬與數(shù)字外圍功能。PSoC集三種可編程能力于一體，不僅具有MCU的可編程能力，還包含了部分可編程邏輯運算功能，同時提供了可編程模擬陣列。通過對寄存器的配置或控制，三者之間還可以協(xié)調(diào)工作，是具有真正的混合信號處理能力的可編程片上系統(tǒng)。
PSoC中的數(shù)字資源(如定時器、PWM、UART等)和模擬資源(如放大器、比較器、濾波器等)是以數(shù)字模塊和模擬模塊的方式給出。不同型號PSoC芯片的差異主要在于其擁有的數(shù)字模塊和模擬模塊的數(shù)量不同。用戶可根據(jù)特定需求來定義這些模塊。
PSoC的集成開發(fā)環(huán)境PSoC Designer也預先為用戶定義了近百個常用的數(shù)字和模擬資源配置模塊。這些預定義的模塊稱為用戶模塊，如數(shù)字資源有定時器、PWM、UART、SPI、CRC、PRS等，模擬資源有放大器、比較器、濾波器等，ADC則由若干數(shù)字模塊和模擬模塊組合而成。這使得PSoC開發(fā)人員無需通過設(shè)置寄存器來構(gòu)建這些周邊設(shè)備，只需在PSoC Designer中選擇和放置所需的用戶模塊并進行參數(shù)設(shè)定。PSoC Designer不僅能配置用戶模塊，還為用戶創(chuàng)建了低層驅(qū)動函數(shù)，并提供使用這些用戶模塊的API函數(shù)供用戶編程時調(diào)用。這種新穎的系統(tǒng)設(shè)計方法使工程師可以把主要精力集中在上層系統(tǒng)軟件的設(shè)計工作中，極大地方便了整個系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。
2．2 PSoC USB
PSoC系列中的CY7C64215、CY8C24x94芯片不僅具備上述PSoC的功能和特點，還包括了一個功能完善的全速(12 Mbps)USB端口。PSoC的USB端口資源符合USB2．O規(guī)范，是一個可以工作在12 Mbps速度下的全速器件，具備1個上行端口和1個USB地址的規(guī)范要求。PSoC USB包括1個串行接口引擎(SIE)，1個PSoC存儲器仲裁器(PMA)，256B的專用SRAM，1個帶有內(nèi)部調(diào)節(jié)器的全速USB收發(fā)器以及2個專用USB引腳。
