在嵌入式開發(fā)的實(shí)際應(yīng)用中，盡管PinMux技術(shù)能夠優(yōu)化資源配置，但在面對特定需求時(shí)，仍可能出現(xiàn)如UART、網(wǎng)口、CAN等接口資源不足的情況。為此，我們提供了多種外設(shè)擴(kuò)展解決方案，當(dāng)CPU自帶的功能接口數(shù)量或引腳復(fù)用不足以支撐設(shè)計(jì)需求時(shí)，可以通過利用未使用的總線，或是借助某些總線特性（例如，單個(gè)I2C總線上可連接多個(gè)設(shè)備）來進(jìn)行功能引腳的擴(kuò)展。

在此，我們將介紹幾種常用的功能信號擴(kuò)展方法。同時(shí)，也歡迎具備相應(yīng)能力的小伙伴自行設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊，并將其適配至ELF 1開發(fā)板上使用。

1. 串口功能擴(kuò)展

在使用串口與其他設(shè)備通訊時(shí)經(jīng)常會(huì)有串口資源不夠的情況，這時(shí)就需要對串口進(jìn)行擴(kuò)展。

使用芯片XR21V1414，將一路USB信號轉(zhuǎn)換成四路TTL電平的串口。這種方案優(yōu)點(diǎn)在于電路設(shè)計(jì)簡單，單電源供電，資源使用較少，轉(zhuǎn)換出的TTL電平串口信號還可以根據(jù)項(xiàng)目需求通過其他芯片轉(zhuǎn)換為其他電平形式（如：RS485、RS422、RS232等），其電路如下圖所示：

圖中為XR21V1414芯片的參考設(shè)計(jì)原理，VDD電源為此芯片的3.3V供電。42和43腳連接USB總線。芯片的IIC接口35和36腳在上電時(shí)作為芯片配置引腳。

下圖為配置真值表根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇配置，上下拉電阻官方推薦使用4.7K-10K電阻。

該芯片輸出的串口為9針串口，用戶可以根據(jù)需求，連接不同的串口設(shè)備。9針串口的信號線包括：

2. 百兆網(wǎng)口功能擴(kuò)展

對有多網(wǎng)口需求的用戶，我們也為用戶選擇了一款性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)方便的方案。使用芯片AX88772B，將一路USB信號轉(zhuǎn)換成一路百兆網(wǎng)口，其原理如下圖所示：

VCC為3.3V供電，圖中網(wǎng)絡(luò)變壓器已經(jīng)集成到了RJ45網(wǎng)口座中，注意此芯片為電流驅(qū)動(dòng)型，注意網(wǎng)絡(luò)變壓器中心抽頭的連接方式，網(wǎng)絡(luò)變壓器的引腳4、5連接電源。

圖中AX88772B除外圍電路外還外掛了一顆EEPROM，這顆EEPROM的作用是儲存MAC信息，如果不需要記錄MAC信息也可以不掛載。還要注意的是芯片的5號引腳必須使用12.1K精度1%的電阻。

3. CAN功能擴(kuò)展

對于ELF 1開發(fā)板中CAN總線數(shù)量要求較多的用戶，ElfBoard提供了一款通過SPI總線轉(zhuǎn)換CAN總線的模塊，該模塊基于芯片MCP2515設(shè)計(jì)。在使用該模塊時(shí)需要注意芯片引腳電平，如果CPU的信號電平與該芯片的電平不一致時(shí)，需要添加電平轉(zhuǎn)換電路，防止核心板被損壞。其原理如下圖所示：

MCP2515的VDD引腳支持2.7-5.5V供電，MCP2551的VCC引腳支持4.5-5.5V電平，目前該方案VDD使用的是5V供電。

4. VGA功能擴(kuò)展

一些用戶對于顯示接口有不同的要求，在一些特殊的環(huán)境中，會(huì)有用戶要求使用VGA信號進(jìn)行視頻輸出。但ELF 1開發(fā)板是不支持VGA顯示的，因此，ElfBoard為用戶提供了一種可以使用VGA功能的解決方案，利用芯片ADV7125KSTZ140將LCD信號轉(zhuǎn)換為VGA信號輸出，用戶可以直接連接VGA顯示設(shè)備，原理如下圖所示：

圖中U2和U3兩顆芯片為FCT16245C，這兩顆芯片作為緩沖芯片使用，有些核心板例如: ELF 1開發(fā)板的啟動(dòng)項(xiàng)選擇引腳和LCD的信號引腳共用，在開機(jī)時(shí)對此引腳的電平狀態(tài)進(jìn)行鎖存，啟動(dòng)后恢復(fù)LCD功能，所以在開發(fā)板啟動(dòng)前要保證這一組引腳保持高阻態(tài)，防止因?yàn)橥饨釉O(shè)備引腳的電氣屬性影響到核心板啟動(dòng)。所以在這里使用兩顆FCT16254C進(jìn)行緩沖，保證系統(tǒng)可以正常啟動(dòng)。

圖中的LCD轉(zhuǎn)VGA電路中R7、R9、R11三顆信號對地75歐姆電阻必須連接,一般DA芯片都是電流型的，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載要求是37.5歐姆；源端和終端的電阻并聯(lián)剛好是37.5歐姆阻抗；所以這三顆電阻不可省略。

5. LVDS功能擴(kuò)展

由于LVDS信號在抗干擾方面性能優(yōu)異，所以越來越多人開始青睞LVDS屏幕，為了滿足這一部分用戶，我們提供了一個(gè)由LCD信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號的方案，該方案使用芯片DS90C385AMT，供用戶使用，可以直接連接到用戶LVDS顯示設(shè)備，原理如下圖所示：

該方案采用單路8位LVDS輸出接口：這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個(gè)基色信號采用8位數(shù)據(jù)，共24位RGB數(shù)據(jù)，因此，也稱24位或24bit LVDS接口。

而LVDS接口電路中，將像素的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)的格式主要有兩種標(biāo)準(zhǔn)如下圖所示：

VESA標(biāo)準(zhǔn)的LVDS信號

信號標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)用戶所選屏幕進(jìn)行確定，ElfBoard提供的LVDS顯示模塊默認(rèn)為JEIDA模式。

以上介紹就是常用的幾種功能信號擴(kuò)展方法，希望這些內(nèi)容能為屏幕前的小伙伴提供有用的參考，使大家在學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)的過程中獲得實(shí)實(shí)在在的幫助。

審核編輯 黃宇