Dwukierunkowy konwerter SPI/UART

Dzięki urządzeniu opisanemu w artykule można tanio i szybko wyposażyć swój system cyfrowy w pełnowartościowy UART zgodny z 16C450, a do jego obsługi wystarczą dwie (w trybie I2C) lub cztery (w trybie SPI) linie I/O. Takie rozwiązanie jest możliwe dzięki miniaturowym, scalonym konwerterom SPI-I2C/UART, opracowanym i produkowanym przez firmę NXP Semiconductors. W urządzeniu prototypowym zastosowano układ SC16IS760, którego schemat blokowy pokazano na rys. 1.

 

Rys. 1. Schemat blokowy SC16IS760

Rys. 1. Schemat blokowy SC16IS760

 

Układ ten zawiera jednokanałowy UART oraz 8-bitowy ekspander GPIO, którego cztery najstarsze linie mogą być wykorzystywane do zaawansowanego sterowania przebiegiem transmisji – ta możliwość nie została wykorzystana w modelowym urządzeniu. Interfejsy SPI i I2C są aktywowane przemiennie za pomocą wejścia sterującego I2C/nSPI, układ wyposażono w wyjście przerwania typu open-drain .
Na rys. 2 pokazano schemat elektryczny kompletnego urządzenia.

 

Rys. 2. Schemat blokowy 
kompletnego urządzenia

Rys. 2. Schemat elektryczny kompletnego urządzenia

 

 

Ponieważ układ SC16IS760 jest przystosowany do zasilania napięciem 3,3V zastosowano stabilizator liniowy U1, który zapewnia prawidłową wartość napięcia zasilającego dla U2 przy napięciu zasilającym 5V. Układ U3 zapewnia pewne zerowanie U2 po włączeniu zasilania, a U4 – w swojej klasycznej aplikacji – spełnia rolę dwukierunkowego konwertera napięć TTL/RS232. Dioda świecąca D1 sygnalizuje dołączenie napięcia zasilającego 5V.
Urządzenie wyposażono w dwa jumpery: JP1 i JP2, za pomocą których konfigurowany jest układ U2. Linie ekspandera GPIO oraz wyjście przerwania wyprowadzono na złącze Con1, złącze Con3 służy do dołączenia magistrali I2C, a Con3 do dołączenia urządzenia z magistralą SPI.
Schemat montażowy płytki drukowanej pokazano na rys. 3. Układ ścieżek od strony elementów pokazano na rys. 4, a układ ścieżek od strony lutowania pokazano na rys. 5.

 

Rys. 3. Schemat montażowy 
płytki drukowanej od strony elementów

Rys. 3. Schemat montażowy płytki drukowanej od strony elementów

 

 

Rys. 4. Widok ścieżek od 
strony elementów

Rys. 4. Widok ścieżek od strony elementów

 

 

Rys. 5. Widok ścieżek od 
strony lutowania

Rys. 5. Widok ścieżek od strony lutowania

 

 

Wykaz elementów

Rezystory
R1, R2, R3, R4, R5, R6 10k?/0805
R7 1k?/0805
A0, A1 0?/0805
Kondensatory
C1 22pF/0805
C2 33pF/0805
C3, C5, C7, C11, C12 100nF/0805
C4, C6, C8 10µF/SMDA
C9, C10, C13, C14 1µF/0805
Półprzewodniki
D1 LED/1206
U1 SPX1117/TO-252
U2 SC16IS760IPW/TSSOP24
U3 DS1818/SOT-23
U4 ST3232/SO16
Inne
X1 1,8432MHz/HC49Z
JP1, JP2 gold-pin 3×1
Con4 DB-9RA/F
Con1 IDC-10
Con5 SIP-4BACK
Con3 SIP-6BACK

Do pobrania

O autorze