【选型】为开微电子工业级高性价比UART扩展芯片选型指导

时间： 2021-05-11 来源：世强

技术问答

为开微电子提供目前业界收发缓存最大（256级）、接口最全（UART、SPI、I²C、8位并口）、尺寸最小（4*4 QFN）的工业级高性价比UART扩展芯片，以简洁的设计实现多路UART接口的扩展，还具有很小的封装体积，为各种处理器提供了方便快速的扩展方法。芯片内置多种硬件总线数据转换处理协议引擎，为工业和便携设备等嵌入式系统提供稳定可靠的串口扩展器，目前已经广泛应用于INTEL、高通、瑞芯微，全志，CSR等厂商的串口扩展设计方案中。

UART扩展器件型号和主要参数

为开微电子共有6款UART扩展器件，型号和主要参数如下表所示。

从上表可以看出，6款UART扩展器件都支持工业级的温度范围。另外WK2204的工作电压为2.0-3.6V（只适用于3.3V处理器，但子串口数量多，体积小），其他型号的工作电压则为2.5V-5V（适用于3.3V和5V处理器）。

型号的功能和特点

1、WK2212介绍

WK2212可以扩展2个子串口，支持多种主机接口：包括UART，SPI，I²C或8位并口；功耗低，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（uS级唤醒）；配置寄存器操作简单；采用高速CMOS工艺，子串口速率最高可达2Mbps@5V、1.5Mbps@3.3V、1Mbps@2.5V。采用QFN32无铅封装，体积4mmx4mmx0.75mm。引脚排列如下图所示。

WK2212主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2212的4种主接口模式中，I2C和UART最简单，只需要2个信号，但是通信速率也相对较低，如果2个子串口速率都需要1Mbps以上，则主接口不能选择UART和I2C模式；并口模式需要信号数量最多，且时序相对复杂，一般不建议使用；SPI模式信号数量为4，接口速率为10Mbit/s，2个子串口同时工作都可以达到2Mbps的速率，建议作为首选主接口模式。

2、WK2204介绍

WK2204可以扩展4个子串口，支持多种主机，包括UART， SPI， I²C；功耗低，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（μS级唤醒）；配置寄存器和操作简单；采用高速CMOS工艺,子串口速率最高可达1.5Mbps@3.3V、 1Mbps@2.5V。采用QFN24无铅封装，体积4mmx4mmx0.75mm。引脚排列图如下所示。

WK2204主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2204的3种主接口模式中，I²C和UART最简单，只需2个信号，但通信速率也相对较低，如果4个子串口速率都需要1Mbps以上，则主接口不能选择UART和I²C模式；SPI模式信号数量为4，接口速率为10Mbit/s，4个子串口同时工作都可以达到1.5Mbps的速率，建议作为首选主接口模式。

3、WK2168介绍

WK2168可以扩展4个子串口，支持多种主机接口，包括UART，SPI，I²C或8位并口；采用低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（μS级唤醒）；配置寄存器操作简单；采用高速CMOS工艺，子串口速率最高可达2Mbps@5V、1.5Mbps@3.3V、1Mbps@2.5V。LQFP48无铅封装，体积9mmx9mmx1.4mm。引脚排列如下图所示：

WK2168主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2168的4种主接口模式中，I²C和UART最简单，只需要2个信号，但是通信速率也相对较低，如果4个子串口速率都需要1Mbps以上，则主接口不能选择UART和I²C模式；并口模式需要信号数量最多，且时序相对复杂，一般不建议使用；SPI模式信号数量为4，接口速率为10Mbit/s，4个子串口同时工作都可以达到2Mbps的速率，建议作为首选主接口模式。

4、WK2132介绍

WK2132可以扩展2个子串口，支持多种主机接口，包括UART，SPI，I²C；采用低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（μS级唤醒）；配置寄存器操作简单；采用高速CMOS工艺，子串口速率最高可达2Mbps@5V、1.5Mbps@3.3V、1Mbps@2.5V。采用SSOP16无铅封装，体积7.8mmx6.2mmx1.85mm。引脚排列如下图所示。

WK2132主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2132的3种主接口模式中，I²C和UART最简单，只需2个信号，是通信速率也相对较低，如果2个子串口速率都需要1Mbps以上，则主接口不能选择UART和I²C模式；SPI模式信号数量为4，接口速率为10Mbit/s，2个子串口同时工作都可以达到2Mbps的速率，建议作为首选主接口模式。

5、WK2124介绍

WK2124可以扩展4个子串口，支持SPI接口与控制器连接；采用低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（μS级唤醒）；配置寄存器操作简单；采用高速CMOS工艺,子串口速率最高可达2Mbps@5V、1.5Mbps@3.3V、1Mbps@2.5V。采用SSOP20无铅封装，体积7.8mmx7.2mmx1.75mm。引脚排列如下图所示。

WK2124主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2124主接口只支持SPI模式，因为SPI接口的速率为10Mbit/s，即使每个子串口速率都达到2Mbpss也可以满足要求。

6、WK2114介绍

WK2114可以扩展4个子串口，支持UART接口与控制器连接；采用低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（μS级唤醒）；配置寄存器操作简单；采用高速CMOS工艺，子串口速率最高可达2Mbps@5V、1.5Mbps@3.3V、1Mbps@2.5V。采用SOP20无铅封装，体积10.3mmx12.7mmx2.2mm。引脚排列如下图所示。

WK2114主接口速率及子串口速率参数如下表所示。

从上表可以看出，WK2114主接口只支持UART模式，且主接口的速率为2Mbit/s，如果同时使用4个子串口，则子串口速率最高只能达到500Kbps。

总结

为开电子的6款UART扩展器件各有特点，具有多种主接口可选，可以和目前所有主流的处理器连接，扩展子串口数量为2-4个（WK2212、WK2204WK2168还具有RS485模式的自动方向控制，可以简化设计），速率最高可达2Mbit/s，完全可以满足大多数UART的应用场景。用户只需要按照自己的需求情况进行评估，根据子串口数量、主接口模式、子串口速率、pcb空间等因素来选择适合自己的型号即可。

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