串口扩展IC的物流POS机

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串口扩展IC的物流POS机 [复制链接]

串口扩展IC的物流POS机
一、    背景
随着互联网技术的发展与进步，我们越来越多的工作都需要依赖电脑或者是电子设备，就连很多传统行业，也在“互联网+”的推动下发生了翻天覆地的变化，比如我们曾经的物流行业，现在物流行业的货物从邮寄放发出邮寄需求到收件人签收，我们都可以随时随地查询，那么这些信息是怎么实现实时传输到互联网的那？当然离不开我们功能越来越强大的智能手持终端。难道这不就是一个“互联网+行业智能硬件”的成功例子。当然，有这样需求的行业还有很多，比如电商、零售、政府部门等。
二、    行业概况
智能硬件终端在我们生活中越来越多的被应用于各个行业，同时也为了满足各个行业的实际需求，对于这些设计智能硬件中断行业也在不停的进步和探索新的需求。目前我们常见的智能硬件终端主要包括POS机、手持PDA等。下面我们就介绍一款基于串口扩展芯片WK2XXX的手持终端设备的设计。
现在越来越多的手持终端都会集成丰富的功能，所以也就会增加比较多的功能硬件模块，比如我们常见的读卡器模块、GPS模块、无线通信模块、打印头模块、扫描仪模块、指纹阅读器模块等。而这些模块通常都是用UART接口来实现和主CPU来实现通信。
我们通常的CPU自带2到3个UART，除了一个调试的uart，那么留个我们的UART
    接口就只有1个或者2个，那么我们就不得不扩展更多的串口来实现相关功能模块的加载。我们在考虑了国内和国外的一些串口扩展IC后，最终决定选着为开微电子有限公司的wk2xxx系里的串口扩展芯片，原因如下：wk2xxx系列串口扩展芯片的硬件收发缓存大，有超时中断等
三、    总体设计方案
1、    总体原理框图

 

    本设计采用了三星的S5PV210作为主控CPU，运行linux、安卓、wince7.0系统平台都可以，然后使用WK2204串口扩展芯片实现不同串口模块的搭载，具体的串口扩展模块包括读卡器、GPS、串口打印机、串口扫描仪等
2、    WK2204介绍
WK2204是首款具备256级FIFO的低功耗并支持 UART/SPITM/IIC位并行总线接口的4通道UART器件。可以通过模式选择使得该芯片工作于以上任何一种主接口模式，将选定的主接口扩展为4个增强功能的UART。
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1.5Mbps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自动收发控制、9位网络地址自动识别、软件/硬件自动流量控制等高级工作模式下。
每个子通道具备收/发独立的256 级FIFO，FIFO的中断可按用户需求进行编程触发点且具备超时中断功能。
WK2204采用QFN24绿色环保的无铅封装，可以工作在2.0V～3.6V的宽工作电压范围，具备可配置自动休眠/唤醒功能。

四、    硬件设计要点
1、本硬件设计主要介绍WK2204的相关外围电路和扩展UART的方式

     从上图我们可以看出，wk2204通过SPI接口和S5PV210实现数据通信，同时也把自身的中断信号输出到S5PV210的外部中断输入引脚，这样就可以通过中断快速的处理WK2204收到的相关数据。
    同时wk2204连接的4个串口设备读卡器、GPS、打印机、扫描仪通过UART和wk2204通信，最终实现和S5PV210通信。
五、    软件设计要点
本设计就也LINUX系统为例。像这种系统级的产品，主要包括驱动设计、系统移植、和应用APP设计。我们主要重点介绍WK2204在LINUX下的驱动程序设计。因为这也是本设计中的重点和难点。

1、    Wk2204总体驱动框架介绍
      嵌入式系统的驱动程序是linux系统内核和设备硬件之间的接口。他把系统调用映射到具体设备对于实际硬件的特定操作上，关系如下图所示：

通过这种方法，应用程序就可以像操作普通文件一样操作硬件设备，用户程序只需要关心这个抽象出来的文件，而一切同硬件打交道的工作都交给了驱动程序。比如我们要向屏幕输出一串字符串，我们只需要把字符串写到显卡所抽象出来的文件里，而真正把字符串传到显卡里的工作就是由驱动程序来完成的。
    在Linux下，驱动程序是内核的一部分，运行在内核态下，你可以将驱动静态的和内核编译在一起，这样的缺点是内核会比较大，而且如果驱动出错，会导致整个系统崩溃；也可以module的方式编译，在需要的时候动态的载入。
Linux3.0是目前应用较广的版本，易于开发驱动程序，也很方便移植到其它版本的Linux中。本软件产品就是基于S5PV210的Linux（linux3.0内核）平台，开发的WK2XXX系列串口扩展芯片的驱动软件 。

         在此我们不在对驱动的程序做详细的介绍，具体的驱动程序可以向为开微电子有限公司索取,他们都做好了相关的驱动
2、    系统调用
由于驱动最后在系统上体现都是一个个串口设备文件，那么我们在制作打印机、扫描仪相关应用程序的时候，那么就直接调用系统的串口设备文件，实现应用程序即可。

六、    总结
现在在互联网高速发展的年代，作为设备设计，我们首先是要了解市场需求和并把需求快速实现产品。这一切都需要产品设计的模块化设计，这样既可以减少开发时间，也可以增加系统的稳定性，并降低成本。串口设备越来越多的今天，我们选择一款好的串口扩展芯片可能就更加重要了。Wk2204从为开微电子的了解来看，已经实现量产，而且从市场的反馈来看产品稳定，而且比较好用也更加实用。