在嵌入式開發的實際應用中，盡管PinMux技術能夠優化資源配置，但在面對特定需求時，仍可能出現如UART、網口、CAN等接口資源不足的情況。為此，我們提供了多種外設擴展解決方案，當CPU自帶的功能接口數量或引腳復用不足以支撐設計需求時，可以通過利用未使用的總線，或是借助某些總線特性（例如，單個I2C總線上可連接多個設備）來進行功能引腳的擴展。

在此，我們將介紹幾種常用的功能信號擴展方法。同時，也歡迎具備相應能力的小伙伴自行設計相應的模塊，并將其適配至ELF 1開發板上使用。

1. 串口功能擴展

在使用串口與其他設備通訊時經常會有串口資源不夠的情況，這時就需要對串口進行擴展。

使用芯片XR21V1414，將一路USB信號轉換成四路TTL電平的串口。這種方案優點在于電路設計簡單，單電源供電，資源使用較少，轉換出的TTL電平串口信號還可以根據項目需求通過其他芯片轉換為其他電平形式（如：RS485、RS422、RS232等），其電路如下圖所示：

圖中為XR21V1414芯片的參考設計原理，VDD電源為此芯片的3.3V供電。42和43腳連接USB總線。芯片的IIC接口35和36腳在上電時作為芯片配置引腳。

下圖為配置真值表根據實際情況進行選擇配置，上下拉電阻官方推薦使用4.7K-10K電阻。

該芯片輸出的串口為9針串口，用戶可以根據需求，連接不同的串口設備。9針串口的信號線包括：

2. 百兆網口功能擴展

對有多網口需求的用戶，我們也為用戶選擇了一款性能穩定，設計方便的方案。使用芯片AX88772B，將一路USB信號轉換成一路百兆網口，其原理如下圖所示：

VCC為3.3V供電，圖中網絡變壓器已經集成到了RJ45網口座中，注意此芯片為電流驅動型，注意網絡變壓器中心抽頭的連接方式，網絡變壓器的引腳4、5連接電源。

圖中AX88772B除外圍電路外還外掛了一顆EEPROM，這顆EEPROM的作用是儲存MAC信息，如果不需要記錄MAC信息也可以不掛載。還要注意的是芯片的5號引腳必須使用12.1K精度1%的電阻。

3. CAN功能擴展

對于ELF 1開發板中CAN總線數量要求較多的用戶，ElfBoard提供了一款通過SPI總線轉換CAN總線的模塊，該模塊基于芯片MCP2515設計。在使用該模塊時需要注意芯片引腳電平，如果CPU的信號電平與該芯片的電平不一致時，需要添加電平轉換電路，防止核心板被損壞。其原理如下圖所示：

MCP2515的VDD引腳支持2.7-5.5V供電，MCP2551的VCC引腳支持4.5-5.5V電平，目前該方案VDD使用的是5V供電。

4. VGA功能擴展

一些用戶對于顯示接口有不同的要求，在一些特殊的環境中，會有用戶要求使用VGA信號進行視頻輸出。但ELF 1開發板是不支持VGA顯示的，因此，ElfBoard為用戶提供了一種可以使用VGA功能的解決方案，利用芯片ADV7125KSTZ140將LCD信號轉換為VGA信號輸出，用戶可以直接連接VGA顯示設備，原理如下圖所示：

圖中U2和U3兩顆芯片為FCT16245C，這兩顆芯片作為緩沖芯片使用，有些核心板例如: ELF 1開發板的啟動項選擇引腳和LCD的信號引腳共用，在開機時對此引腳的電平狀態進行鎖存，啟動后恢復LCD功能，所以在開發板啟動前要保證這一組引腳保持高阻態，防止因為外接設備引腳的電氣屬性影響到核心板啟動。所以在這里使用兩顆FCT16254C進行緩沖，保證系統可以正常啟動。

圖中的LCD轉VGA電路中R7、R9、R11三顆信號對地75歐姆電阻必須連接,一般DA芯片都是電流型的，標準負載要求是37.5歐姆；源端和終端的電阻并聯剛好是37.5歐姆阻抗；所以這三顆電阻不可省略。

5. LVDS功能擴展

由于LVDS信號在抗干擾方面性能優異，所以越來越多人開始青睞LVDS屏幕，為了滿足這一部分用戶，我們提供了一個由LCD信號轉換為LVDS信號的方案，該方案使用芯片DS90C385AMT，供用戶使用，可以直接連接到用戶LVDS顯示設備，原理如下圖所示：

該方案采用單路8位LVDS輸出接口：這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個基色信號采用8位數據，共24位RGB數據，因此，也稱24位或24bit LVDS接口。

而LVDS接口電路中，將像素的并行數據轉換為串行數據的格式主要有兩種標準如下圖所示：

VESA標準的LVDS信號

信號標準需要根據用戶所選屏幕進行確定，ElfBoard提供的LVDS顯示模塊默認為JEIDA模式。

以上介紹就是常用的幾種功能信號擴展方法，希望這些內容能為屏幕前的小伙伴提供有用的參考，使大家在學習嵌入式開發的過程中獲得實實在在的幫助。

審核編輯 黃宇