下降任何嵌入式规划的体积和本钱的常用办法是运用具有较少I/O引脚的通讯总线。尽管从并行总线发展到串行总线可显着减小体积和下降本钱,可是从一种串行总线发展为另一种具有较少引脚的串行总线也很有用。用串行总线代替并行总线时,传输速度是一个要害参数。在小体积是最重要参数的规划中,运用具有较少引脚的串行总线很有优势。单片机集成超越12种不同的串行接口,本文将评论各串行接口的优缺点。
个人计算机中的USB与FireWireTM
一种促进PC商场产生严重改变的盛行总线便是通用串行总线(universal serial bus,USB)。它的高速度、低引脚数和多功用性促进了它的广泛运用,且USB逐步替代了并行打印机和RS-232串口,成为PC的首要通讯端口。USB2.0在节约体系本钱方面也优于FireWireTM S400。此外,USB可利用PC资源依托主处理器来办理初级其他USB协议,而FireWire将此使命托付给接口硬件。FireWire所需的额定硬件本钱和初始答应费用使USB成为PC范畴的首选接口。相同的原因也促进嵌入式运用纷繁敏捷选用USB。
同步接口与异步接口
挑选串行接口时,有必要查看同步接口和异步接口。同步接口运用主时钟进行同步,而异步接口将时钟嵌入到数据流中。从器材时钟的频率改变不会影响同步接口的同步操作,因此能够运用低本钱振荡器。在异步器材中,完成同步需求一切器材在传输速度、协议、从头同步频率和时钟稳定性方面达到共同。
同步接口可在同一印刷电路板(printed circuit board,PCB)上轻松完成器材间衔接,而异步接口旨在经过电缆衔接相隔数米至1000米的体系。运用规模从简略的点对点衔接到具有数百个器材的杂乱网络。也能够经过OSI模型描绘每种总线类型的不同物理接口。
OSI七层模型
一般,同步接口在内部支撑数据链路层(第2层)和物理层(第1层),而大部分异步接口在内部支撑数据链路层在外部支撑物理层。有时,异步接口也在内部支撑这两层。关于某些运用,相同的数据链路层结合不同的物理层驱动程序来创立不同的接口规范。在单片机中,一般经过某些硬件支撑在软件中完成第3至第7层。
从并行接口发展到串行接口
当体系软件需求很多存储器时,一般会挑选具有外部地址和数据总线的单片机。并行闪存程序存储器和SRAM需求16个或更多I/O引脚,规划人员可挑选运用具有内部存储器的单片机以节约I/O引脚、缩小体积和下降本钱。尽管现在许多单片机程序存储器的容量都已有所提高,但假如内部存储容量仍是不行的话,可选用运用SPI端口的外部闪存程序存储器或串行SRAM。
因为串行闪存程序存储器和串行SRAM器材只可经过SPI总线供给,所以挑选此总线可获得最高效的体系规划。当某些元件只能经过某个特定总线衔接时,这些元件决议了总线的挑选,除非单线器材可供给更好的解决方案。
同步接口
• SPI
• MICROWIRE
• I2C™
• 通用串行异步收发器(universal serial asynchronous receiver transmitter,USART),同步和异步形式
总线挑选所选用的规范:
1.元件只能经过一种总线供给
2. MCU上可用的总线:
a. SPI和I2C或同步串行端口(Synchronous Serial Port,SSP)
b.串行操控接口(SCI)
c. USART
d.具有软件驱动的GPI/O
e.其他网络总线
3.需求较快的总线速度
4.小尺度的较低引脚数总线
5.推挽输出或漏极开路输出
6.体系总本钱
7.供给的功用集