【应用】基于WK2204串口扩展芯片的物流POS设计

时间： 2020-06-02 来源：为开微电子

技术问答

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。

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为开微电子串口扩展芯片 WK2204的手持终端设备物流POS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。

总体设计方案

1、系统拓扑图

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。

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。

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。

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。

总结

现在互联网高速发展的年代，电商作为人们采购货物重要途径之一，更加高速高效、准确准时将是提高这一行业重要标准。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具备封装较小，目前已经实现量产，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。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本文由天安云谷制作人转载自为开微电子，原文标题为:WK2204串口扩展芯片在物流POS中的应用，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（1）

ACE Lv7. 资深专家 2020-06-02

学习了

没有更多评论了

【应用】国产多路串口扩展芯片WK2114用于串口通信，独立256级收发FIFO缓存设计可提升数据通流能力

为开微电子的多路串口扩展芯片WK2114在嵌入式系统、多串口板卡及服务器等计算机及周边外设产品的应用介绍，其每个子通道串口具备独立的256级收发FIFO缓存设计，大大降低了数据阻塞的风险，提升了数据的通流能力。

应用方案发布时间 : 2021-08-18

【应用】国产UART扩展芯片用于多串口通信板卡实现UART串口扩展通信，最高速率达1.5Mbps

笔者所写的本项目为一块多串口通信板卡，选用成都为开微电子的WK2204进行串口扩展，这是一款具备256级FIFO的低功耗并支持UART/SPI/IIC总线接口的4通道UART扩展芯片，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。

应用方案发布时间 : 2021-01-29

【应用】基于WK2114串口扩展芯片的汽车充电桩设计方案

汽车充电桩设备功能模块的使用往往采用UART通信方式，我们通常的CPU自带2到3个UART，除了一个调试uart，那么留给我们的UART接口就只有1到2个，所以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。本文就介绍一款基于为开微电子WK2114串口扩展芯片的汽车充电桩设备中的设计。

应用方案发布时间 : 2020-05-29

【经验】SPI串口拓展芯片WK2124在嵌入式平台的设计要点解析

国产品牌为开微电子的WK2124是一款SPI拓展4串口的串口拓展芯片，目前应用于多种嵌入式平台。在实际应用中可能需要4个及以上的串口，要多片WK2124来做串口扩展：一种方式是在一个SPI总线上挂载多片WK2124；第二种方式就是在多条SPI上挂载单片WK2124。

设计经验发布时间 : 2021-01-05

贵公司的串口扩展芯片只有串口扩展串口吗？

WK系列芯片支持主接口为UART、IIC、SPI及8位并行接口总线扩展子串口，扩展子串口通道数有2个子串口和4个子串口供选择。

技术问答发布时间 : 2024-05-28

为开微电子（WEIKAI）是一家具备十多年工业级芯片设计和应用经验的国家高新技术企业，在工业级总线和认证IC领域拥有领先的技术产品和市场份额，包括多总线串口扩展芯片，安全加密芯片等。凭借十五年军民融合领域IC产品经验，为开微电子（WEIKAI）目前已拥有超过2000家稳定量产用户，系列产品广泛应用于物联网、工业控制、安防监控、石油电力、车载电子等领域。

UART芯片

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

展开

WK2132串口扩展芯片应用手册

型号- WK2132

数据手册 - 为开微电子 - V2.0 - 03/2019 PDF 中文下载

串口扩展芯片工作电压支持多少？

WK21系列芯片工作电压支持2.5~5.5V，WK2204支持2.0-3.6V工作电压。WK系列芯片采用低功耗设计，可以配置自动休眠，自动唤醒模式（uS级唤醒），适用于手持设备等低功耗产品。

技术问答发布时间 : 2024-05-28

【经验】多总线接口扩展芯片WK2204接口设计和RS485模式应用要点

WK2204是为开微电子设计的一款多总线接口扩展四通道通用异步收发芯片，本文根据WK2204的特点，介绍它与控制器的接口方式选择，另外WK2204在RS485模式下具有独特的自动收发控制信号，可以简化电路设计，也将介绍其特点和设计方法。

设计经验发布时间 : 2021-04-17

WK芯片输入输出电平？

WK系列芯片输入输出均是TTL电平，所以扩展出来的子串口需要232或是485电平，需要在串口后端加电平转换芯片。

技术问答发布时间 : 2024-05-28

【选型】为开微电子工业级高性价比UART扩展芯片选型指导

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。本文介绍如何进行选型。

器件选型发布时间 : 2021-05-11

WK芯片软件复位和硬件RST复位有何区别？

软件复位是通过配置相应的操作寄存器来实现的，只能对芯片扩展出来的子串口相关寄存器进行复位。硬件RST复位拉低RST引脚电平，对芯片整体复位。

技术问答发布时间 : 2024-05-28

WK2124 串口扩展芯片应用手册

型号- WK2124

数据手册 - 为开微电子 - V2.0 - 2019.04 PDF 中文下载

【应用】树莓派基于WK2124芯片的串口扩展方案

基于目前树莓派的应用更加广泛，很多客户会选择树莓派来做项目，面临的问题就是树莓派串口不够用的情况，这里通过树莓派的spi接口和为开微电子WK2124串口芯片进行串口扩展方案。

应用方案发布时间 : 2020-09-21

FIFO使用需要注意哪些问题？

WK系列芯片，扩展每一路子通道FIFO都是收发独立的。 a)发送FIFO在数据发送的过程中，当子串口发送使能的情况下，写入发送FIFO的数据被立即发送出去。当子串口发送未使能的情况下，写入发送FIFO的数据，暂存在FIFO中，当超过256个字节的时候，数据将溢出。 b)接收FIFO在数据接收的过程中，子串口接收使能情况下，才可以接收数据，此时收到的数据会被接收到接收FIFO之中，主接口从接收FIFO中将数据读走，FIFO清空。

技术问答发布时间 : 2024-05-28