EM9460工控主板為例的串口擴(kuò)展應(yīng)用方案

多串口通訊在工控領(lǐng)域中是十分常用的一種通訊方式，常用于數(shù)據(jù)交互、搜集、傳送等?；谶@類應(yīng)用，英利嵌入式Linux工控主板自帶6個(gè)異步串口；還支持用戶通過精簡(jiǎn)ISA總線、USB等接口擴(kuò)展出更多的串口。本文介紹使用英利工控主板，通過精簡(jiǎn)ISA總線連接ETA503 四串口擴(kuò)展模塊，組成10串口的擴(kuò)展應(yīng)用方案。同時(shí)，通過USB接口擴(kuò)展串口的應(yīng)用方案參見《英利工控主板8串口應(yīng)用方案》。

本文以EM9460工控主板為例，然而該方案完全適用于英利EM9x60系列工控主板。

該方案的系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：

由EM9460工控主板與ETA503組成的10串口系統(tǒng)

ETA503是一款基于英利嵌入式Linux工控主板的四串口擴(kuò)展模塊，通過一片16C554和一片邏輯控制器擴(kuò)展出四個(gè)串口供用戶使用。ETA503的硬件設(shè)計(jì)使得用戶既能快速方便地進(jìn)行評(píng)估，又能很好地將其融入自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。用戶可通過以下步驟來快速實(shí)現(xiàn)10串口應(yīng)用方案：

1、原型評(píng)估
ETA503 的外觀示意圖如下：

（標(biāo)注尺寸：inch（1 inch = 1000mil = 25.4mm））

ETA503包括5個(gè)插座，其中CN1為精簡(jiǎn)ISA總線接口，其信號(hào)定義如下：

CN3-CN6是四個(gè)擴(kuò)展出的9線制串口，LVTTL(3.3V)電平，分別對(duì)應(yīng)ttyISA0-ttyISA3，具有相同的信號(hào)定義如下：

從英利公司購(gòu)買EM9x60開發(fā)評(píng)估套件和ETA503，通過精簡(jiǎn)ISA總線進(jìn)行連接，可進(jìn)行快速的功能評(píng)估。ETA503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，客戶可利用英利公司為ETA503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足其具體的應(yīng)用需求。

2、設(shè)計(jì)應(yīng)用產(chǎn)品
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，ETA503可以作為一個(gè)“器件”直接背插在用戶的應(yīng)用底板上，以獲得最佳的數(shù)據(jù)傳輸性能。如果需要修改各個(gè)串口的驅(qū)動(dòng)形式，如RS232C、RS485、RS422等，用戶可以參考相應(yīng)開發(fā)評(píng)估底板的電路原理圖和PCB圖。

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

英利所提供的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)庫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)文件是：
/lib/modules/2.6.30/eta503_serial.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/eta503_serial.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，這一功能可通過編程來實(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，在該類中主要實(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/eta503_serial.ko' ); // 載入擴(kuò)展串口驅(qū)動(dòng)模塊
}

對(duì)應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)：
CSerial::~CSerial( )
{
system( 'rmmod eta503_serial.ko' ); // 卸載驅(qū)動(dòng)模塊
}

應(yīng)用程序中，一旦定義了class CSerial 的實(shí)例就實(shí)現(xiàn)了鍵盤模塊的自動(dòng)載入。后續(xù)就可按照標(biāo)準(zhǔn)打開串口設(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/ttyS6”，通過ETA503擴(kuò)展出的串口設(shè)備名依次為“/dev/ttyISA0”-“/dev/ttyISA3”。為了方便統(tǒng)一應(yīng)用程序，可以做以下操作：

if( PortNo>6 )
sprintf( portname, '/dev/ttyISA%d', PortNo-6); // PortNo為串口端口號(hào)，從7開始
else
sprintf( portname, '/dev/ttyS%d', PortNo ); // PortNo為串口端口號(hào)，從1開始
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8串口應(yīng)用方案》中的介紹作進(jìn)一步的串口擴(kuò)展?？蛻艨梢跃C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。