在計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)中，擴(kuò)展多個(gè)串行通信接口是常見需求。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)多串口擴(kuò)展的主要方式包括USB轉(zhuǎn)串口、PCI/PCIe轉(zhuǎn)串口以及基于網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)牙的串口擴(kuò)展。其中，USB接口因其高速傳輸、小巧體積、即插即用和廣泛兼容性，已成為各類主機(jī)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。借助USB總線的高帶寬與靈活協(xié)議，可便捷地實(shí)現(xiàn)從單串口到多路串口的擴(kuò)展，更可通過USB HUB級(jí)聯(lián)方式，輕松擴(kuò)展出16、32、64乃至128個(gè)串口。

一、USB轉(zhuǎn)多串口擴(kuò)展方案核心優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)多串口擴(kuò)展方案通常采用多級(jí)USB HUB連接多個(gè)USB轉(zhuǎn)單串口芯片，該方式不僅需要更多芯片數(shù)量，占用較大板面積，而且在設(shè)備管理上也較為復(fù)雜。相比之下，采用單芯片實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)多串口的方案，能夠顯著減少外圍器件數(shù)量，節(jié)約布局空間，同時(shí)更便于系統(tǒng)對(duì)串口進(jìn)行統(tǒng)一管理與識(shí)別。

傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)方式常因USB設(shè)備插拔順序、主機(jī)端口更換或系統(tǒng)重啟等原因，導(dǎo)致串口號(hào)發(fā)生變動(dòng)，給設(shè)備調(diào)試與應(yīng)用帶來不便。針對(duì)這一問題，我們推出的USB轉(zhuǎn)串口芯片內(nèi)置獨(dú)有的USB Serial Number（USB序列號(hào)）功能，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備“端口更換而串口號(hào)不變”，極大提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

采用單顆USB轉(zhuǎn)多串口芯片時(shí)，配合相應(yīng)的虛擬串口驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)物理串口分配獨(dú)立的虛擬COM口，各通道工作相互隔離，互不干擾。以高速USB轉(zhuǎn)8串口芯片CH348為例，在Windows系統(tǒng)下可自動(dòng)識(shí)別并分配為“Ch A”至“Ch H”共八個(gè)串口，順序固定，便于識(shí)別與調(diào)用。

二、應(yīng)用實(shí)例：USB轉(zhuǎn)32路串口方案
通過將4端口高速USB HUB控制器芯片CH334與高速USB轉(zhuǎn)8串口芯片CH348相結(jié)合，可構(gòu)建出高性能的USB轉(zhuǎn)32串口擴(kuò)展系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)采用多級(jí)HUB與多個(gè)單串口芯片的方案，該方案總線結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，器件數(shù)量更少，整體體積更小巧。

CH348的每個(gè)串口在通信速率、電壓兼容性以及抗干擾能力等方面均較傳統(tǒng)單串口芯片有顯著提升。其八個(gè)串口均支持獨(dú)立供電與硬件流控功能，可同時(shí)穩(wěn)定工作于最高6Mbps波特率，并兼容Windows、Linux、Android及macOS等主流操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于工控主機(jī)、串口服務(wù)器、嵌入式安卓主板擴(kuò)展、多設(shè)備調(diào)試及高速數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)景。

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審核編輯 黃宇