Application of COM Port Extending with USB in PDA’s Function De velopment

WANG Lisheng, JIN Men, WANG Chengdao

(Information Science and Technology College, East China Normal Univer sity,
Shanghai 200062, China)

　　Key words: USB(universal serial bus); COM port; COM port extendi ng

　　在利用PDA或筆記本電腦進行野外勘探和數據采集時，需要有定位和無線通信功能，因此需要相應的GPS及GPRS模塊。GPS負責采集位置信息，GPRS則進行通信，將采集的信息發送給服務中心，也可在需要的時候從服務中心獲取相應的信息。兩個模塊需要同時協調工作，這樣PDA(或筆記本)就需要兩個串口與其連接。但PDA一般只能提供一個串口，為使二者同時工作，就必須進行串口擴展。串口擴展的傳統方法是串口擴展串口或者采用專門的串口擴展芯片來增加串口。由于野外作業的特殊性，要盡可能考慮使用者的方便。而串口連接的設備及部件在使用上插拔很不方便，為此，我們尋找一種新的串口擴展方案，即采用USB轉串口的方法來擴展串口。?

　　USB是將適用于USB的外圍設備連接到主機的外部總線結構，其主要優點如下：
　　(1)外設的安裝十分簡單。所有的USB外設利用通用的連接器可簡單方便地連入計算機中，既不必打開機箱插入插卡，也不必考慮資源分配，更不用關掉計算機電源，即可實現熱插拔。(2)USB提供低速與全速兩種數據傳送速度規格。全速傳送時，結點間連接距離為5m，使用4芯電纜(電源線2條，信號線2條)連接。該速率與一個標準的串行端口相比，大約快出100倍；與一個標準的并行端口相比，也快出近10倍。(3)支持多設備連接。利用菊花鏈的形式對端口加以擴展，最多可在一臺計算機上同時支持127種設備，避免了PC機上插槽數量對擴充外設的限制。(4)提供內置電源。(5)提供了對電話的兩路數據支持。USB可支持異步以及等時數據傳輸，使電話可與PC集成，共享語音郵件及其他特性。(6)具有高保真音頻。

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　　選用FTDI公司的USB轉串口芯片FT2232C(一個USB轉換成兩個RS232串口)，簡單的配置一下，很容易就得到了兩個RS232串口，一個接GPS，另一個接GPRS。這樣，通信模塊與定位模塊即可相互獨立的工作，完成信息的采集與傳遞。具體的應用電路如圖1所示。
　　圖中，USB接口經FT2232C之后，產生兩路9線串口A和B，兩路串口相互獨立。FT2232C支持5V和3.3V的邏輯IO接口，可以根據需要來進行配置，如兩路都是5V，兩路都是3.3V，或者一路5V，一路3.3V，通過給管腳VCCIOA和VCCIOB配置不同的電壓來實現。這里由于采用的GPS模塊和GPRS模塊工作電壓都是3.3V，所以將VCCIOA和VCCIOB都接到了3.3V的電壓上。另外在實際調試過程中，USB端的DM和DP兩條信號線上的電容一定要完全相同，否則可能引起FT2232C芯片不工作或者工作不正常。另外晶振兩端的電容也須一致，而且容值不易過大，否則芯片將不工作。這里應用的只是FT2232C提供的USB轉串口功能。除此之外，還有許多其他應用。通過外接EEPROM，進行不同的配置，FT2232C可以工作于多種不同模式，比如USB轉并口，USB轉SPI總線等等。

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　　在采用USB擴展串口之前，我們采用的是傳統的解決方案。其應用電路如圖2所示。
　　采用這一方案有幾個缺點：首先一個就是使用的芯片數量多，電路復雜；其次，GPRS通路與GPS通路都要經過MCU51，兩路共享一個串口帶寬。這樣，兩路都需要與終端主機進行通信時就會相互影響，從而導致通信速度下降，而這也是一個無法改善的缺陷。另外，這種方案需要外接穩壓電源，無論是復雜性還是成本都會有所提高；還有一點，采用這種方案，必須針對MCU51進行編程，以使兩路信道能夠協調工作，不致發生通信沖突而丟失數據。因而編程也是一個不小的工作量。
　　用USB來擴展串口有很多優點：首先電路比原來簡單，只需一個USB轉串口的芯片即可，原來的電平轉換部分也省掉了；兩路信號可以同時工作，而不再需要經過MCU51處理，大大提高 了通信速度；省掉了針對MCU51的編程，軟件工作量少了很多，直接在硬件上由一個USB口得 到兩個串口，使GPS和GPRS同時獨立工作；采用USB接口，還可以為GPS和GPRS提供電源，不 再需要另外配備專門的交流電源，不但降低了設備的成本，提高了性價比，而且輕便靈活， 野外作業攜帶方便。