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(国电南京自动化股份有限公司，南京210032)

引 言

图1 多串口电路设计

串口通信具有稳定可靠、简单易实现的特点，因此在自动化领域有着广泛的应用。以一个智能变电站的通信管理服务器为例，需要设计一路调试口和多路规约通信口，同时还要支持多个串口外设，由于CPU本身提供的串口资源有限，往往不能满足上述的设计需求，而通过在FPGA上设计出支持串口协议的IP核则可以很容易地对串口进行扩展，解决CPU串口资源不足的问题。

1 原理设计

本方案用AM3352作为主控CPU，AM3352是一款基于ARM Cortext-A8内核的微处理器，主频最高支持720 MHz，运算能力高达1 600 DMIPS，具有丰富的外围接口，带6路异步串口，能搭配DDR3，支持大容量的eMMC和NAND FLASH。图1 给出了基于AM3352的多串口电路设计示意图，AM3352提供了6路本机串口UART0～UART5，另2路串口通过FPGA进行扩展。为FPGA设计了支持串口协议的IP核，对IP核进行实例化，实现了扩展串口UART7～UART8。AM3352 利用GPMC接口连接FPGA，实现对扩展串口的控制，同时将中断请求资源GPIO3_16、GPIO3_17分别分配给UART7和UART8，由FPGA通过中断的方式通知CPU读取接收缓存区存放的数据。

在串口IP核里按图2设计了寄存器组和存储器，存储器Tx_Mem和Rx_Mem用于缓存发送数据和接收数据，寄存器Tx_Len存储有效发送数据长度用于CPU通知FPGA要发送的字节数，寄存器Rx_Len存储有效接收数据长度，用于FPGA告诉CPU放在接收缓存区Rx_Mem可被读取的字节数，寄存器BUGR用于扩展串口通信速率的设置，寄存器IER用于中断使能的配置，寄存器IFR标识中断源，中断响应后应由中断服务程序对其相应位置0予以清除中断。

图2 扩展串口地址空间分配