異步串行通訊口（UART）是在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用最為廣泛的通訊接口之一，其接口形式包括RS232C、RS485、RS422。作為以網(wǎng)絡(luò)通訊為特色的英利嵌入式Linux主板，常常會(huì)面臨支持多串口的應(yīng)用。如按照國(guó)電標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于智能電表終端設(shè)備就有8串口的要求；國(guó)家環(huán)保局對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中也有8串口的要求等。目前英利EM9x60系列工控主板上均自帶6個(gè)串口，為了方便客戶(hù)高效、低成本地實(shí)現(xiàn)多串口的擴(kuò)展，我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了采用USB接口轉(zhuǎn)換的2串口擴(kuò)展單元ETA501作為客戶(hù)實(shí)際擴(kuò)展的參考。ETA501模塊利用英利工控主板上的一個(gè)USB接口即可很方便地實(shí)現(xiàn)基于英利Linux嵌入式主板的8串口應(yīng)用方案。同時(shí)，通過(guò)精簡(jiǎn)ISA總線(xiàn)擴(kuò)展串口的應(yīng)用方案參見(jiàn)《英利工控主板10串口應(yīng)用方案》。

        本文將以EM9460為例介紹ETA501的使用方法，該方法同樣適用于英利的其他Linux嵌入式主板產(chǎn)品，如EM9160、EM9260等。

        該方案的系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：

由EM9460嵌入式主板與ETA501構(gòu)成的8串口系統(tǒng)

        ETA501是USB轉(zhuǎn)雙串口擴(kuò)展模塊，USB2.0兼容，支持即插即用。擴(kuò)展的每個(gè)串口通道支持7、8或9位數(shù)據(jù)位，1或2位停止位，奇偶校驗(yàn)；支持從50bps到12Mbps的通訊波特率；具有自動(dòng)硬件或軟件流控功能。用戶(hù)可通過(guò)以下步驟來(lái)快速實(shí)現(xiàn)8串口應(yīng)用方案：

        1、原型評(píng)估
        ETA501產(chǎn)品外觀(guān)及結(jié)構(gòu)布局如下：

ETA501 USB轉(zhuǎn)雙串口模塊

ETA501布局圖

        其中，CN1和CN2是兩個(gè)9線(xiàn)TTL電平串口（輸出高電平3.3V，輸入5V兼容），它們按相同的線(xiàn)序排列，信號(hào)定義如下：

        CN3：標(biāo)準(zhǔn)USB Plugs，信號(hào)定義如下：

        通訊指示燈：
        D1：TXD1——擴(kuò)展串口1數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈
        D2：RXD1——擴(kuò)展串口1數(shù)據(jù)接收指示燈
        D3：TXD2——擴(kuò)展串口2數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈
        D4：RXD2——擴(kuò)展串口2數(shù)據(jù)接收指示燈

        從英利公司購(gòu)買(mǎi)EM9x60開(kāi)發(fā)評(píng)估套件和ETA501，通過(guò)USB進(jìn)行連接，可進(jìn)行快速的功能評(píng)估。USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)固化在英利嵌入式Linux工控主板中，在此基礎(chǔ)上，客戶(hù)可利用英利公司為ETA501提供的基本通訊應(yīng)用程序源代碼快速評(píng)估多串口擴(kuò)展單元的基本性能是否滿(mǎn)足其具體的應(yīng)用需求。

        2、設(shè)計(jì)應(yīng)用產(chǎn)品
        ETA501的接插件布局以及信號(hào)定義詳見(jiàn)《ETA501 USB轉(zhuǎn)雙串口模塊使用手冊(cè)》，客戶(hù)在作具體應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，可將ETA501直接設(shè)計(jì)在相應(yīng)的應(yīng)用電路中，根據(jù)需要修改各個(gè)串口的驅(qū)動(dòng)形式，如RS232C、RS485、RS422等。在應(yīng)用底板設(shè)計(jì)過(guò)程中當(dāng)然還需要參考相應(yīng)嵌入式Linux主板的評(píng)估底板電路原理圖和PCB圖。

        3、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)
        在Linux應(yīng)用環(huán)境中對(duì)擴(kuò)展的雙串口的編程方法與標(biāo)準(zhǔn)的串口應(yīng)用程序完全一樣，只是需要注意打開(kāi)擴(kuò)展串口的設(shè)備名稱(chēng)有所不同，對(duì)于擴(kuò)展串口需采用“/dev/ttyUSBx”，而不是板卡上的串口名稱(chēng)“/dev/ttySx”。

        英利所提供的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)庫(kù)文件放置在根文件系統(tǒng)/lib/modules/2.6.30目錄下，相關(guān)的驅(qū)動(dòng)文件包括：
        /lib/modules/2.6.30/usbserial.ko
        /lib/modules/2.6.30/vizzini.ko

        在使用時(shí)需要首先載入該驅(qū)動(dòng)功能模塊，在Linux操作系統(tǒng)下，一般是利用系統(tǒng)的內(nèi)部指令insmod來(lái)實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)內(nèi)核載入模塊：
        [root@EM9X60 /mnt/nandflash]# insmod  /lib/modules/2.6.30/usbserial.ko
        [root@EM9X60 /mnt/nandflash]# insmod  /lib/modules/2.6.30/vizzini.ko

        在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用中，往往是需要自動(dòng)加載模式的方式，這一功能可通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用C++中的構(gòu)造函數(shù)以及析構(gòu)函數(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能模塊的自動(dòng)載入和自動(dòng)卸載。

        定義一個(gè)class CSerial 串口通訊類(lèi)，在該類(lèi)中主要實(shí)現(xiàn)串口通訊應(yīng)用的功能。

        其構(gòu)造函數(shù)：
        CSerial:: CSerial ( )
        {
                system( 'insmod /lib/modules/2.6.30/usbserial.ko' ); // 載入擴(kuò)展串口驅(qū)動(dòng)模塊
                system( 'insmod /lib/modules/2.6.30/vizzini.ko' );
        }

        對(duì)應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)：
        CSerial::~CSerial( )
        {
                system( 'rmmod vizzini.ko' ); // 卸載驅(qū)動(dòng)模塊
                system( 'rmmod usbserial.ko' );
        }

        應(yīng)用程序中，一旦定義了class CSerial 的實(shí)例就實(shí)現(xiàn)了鍵盤(pán)模塊的自動(dòng)載入。后續(xù)就可按照標(biāo)準(zhǔn)打開(kāi)串口設(shè)備文件的方式操作擴(kuò)展串口。在Linux系統(tǒng)中，所有的設(shè)備文件都位于“/dev”目錄下，EM9460板卡上6個(gè)串口所對(duì)應(yīng)的設(shè)備名依次為：“/dev/ttyS1”、“/dev/ttyS2”、“/dev/ttyS3”、“/dev/ttyS4”、“/dev/ttyS5”、“/dev/ttyS6”，通過(guò)ETA501 USB轉(zhuǎn)雙串口的設(shè)備名依次為：“/dev/ttyUSB0”、“/dev/ttyUSB1”。

        為了方便統(tǒng)一應(yīng)用程序，可以做以下的操作，如：

        if( PortNo>6 )
                sprintf( portname, '/dev/ttyUSB%d', PortNo-6); // PortNo為串口端口號(hào)，從7開(kāi)始
        else
                sprintf( portname, '/dev/ttyS%d', PortNo ); // PortNo為串口端口號(hào)，從1開(kāi)始 
        m_fd = open( portname,O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);

        具體串口通訊的細(xì)節(jié)可參考《英利Linux工控主板應(yīng)用程序編程手冊(cè)》中的相關(guān)章節(jié)。如果還需要更多的串口擴(kuò)展，可參閱《英利工控主板10串口應(yīng)用方案》中的介紹作進(jìn)一步的串口擴(kuò)展。客戶(hù)可以綜合這兩個(gè)方案并進(jìn)行拓展應(yīng)用，以擴(kuò)展出符合自己需求數(shù)量的串口。