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。尽管从并行总线开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开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商场发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。运用规划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。
从并行接口开展到串行接口
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，所以挑选此总线可取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
SPI总线支撑的典型速度规划为5MHz至20MHz，但关于高速串行闪存程序存储器，还可支撑高达75MHz的速度。Microwire总线在作业原理和连线数量上与SPI总线类似，可是总线规范将其通讯速度限制为3MHz。
I2C总线具有时钟线和数据线，其可软件寻址且具有400kHz的典型作业速度，衔接多个器材时速度可为1MHz。因为单片机I/O端口有限，故端口较少成为了该总线的最大优势。
图1a 3引脚UNI/O总线衔接 图1b 2引脚UNI/O总线衔接
一般，SPI和Microwire总线运用4个I/O端口，而I2C总线运用2个I/O端口。小型化体系的下一步开展便是寻求更小的、运用单个I/O进行通讯的总线。因为这种状况只能在将时钟嵌入到数据流中时完成，所以这些接口有必要是异步接口。
异步接口
今日，有两种不同的异步总线竞赛一般为同步总线预留的端口。这两种总线是1-Wire®总线(Maxim)和UNI/O®总线(Microchip Technology)。
1-Wire®总线上的器材选用2引脚封装，一个引脚用于接地，第二个引脚用于数据和电源衔接。在1-Wire总线器材的规划中融入了电容，然后可从数据线获取寄生功率，选用漏极开路输出的电阻可获取高达16.3kbps的传输速度，而当该电阻值降至2.2kΩ时传输速度将增至142kbps。
UNI/O®总线是一种新的单线总线规范，选用3引脚封装，支撑电源、地和数据衔接。运用曼彻斯特编码进行通讯，支撑10kbps至100kbps的数据传输速度。尽管该总线旨在用于规范嵌入式规划，但经过增加一个外部肖特基二极管并调整旁路%&&&&&%的值，可使其用于具有2引脚接口的运用中。图1a和1b中的框图充分说明了此解决方案如此简略。
UART为最早且占有主导地位的异步接口，而在需求同步和异步形式时还称为USART。再回到OSI模型，单片机的片内UART完成了数据链路层，而物理层受制于几个驱动规范。这些规范中最常用的是RS-232C、RS-422和RS-485接口。
还有一些具有异步接口的特别单片机，旨在用于网络衔接，如以太网、CAN、LIN和MIDI。表1汇总了各种串行接口及其特性。
表1：各种串行接口汇总
定论
在挑选最佳的串行接口时，应查看体系规划以取得最低本钱解决方案。许多状况下，最低本钱的元件并不会供给最低本钱的体系。跟着体系规划的持续缩小，单线总线外部存储器能够在对单片机资源或外部衔接器发生较小影响的状况下供给最低的体系总本钱。
