降低任何嵌入式設計的體積和成本的常用方法是使用具有較少I(mǎi)/O引腳的通信總線(xiàn)。雖然從并行總線(xiàn)發(fā)展到串行總線(xiàn)可明顯減小體積和降低成本，但是從一種串行總線(xiàn)發(fā)展為另一種具有較少引腳的串行總線(xiàn)也很有用。用串行總線(xiàn)替代并行總線(xiàn)時(shí)，傳輸速度是一個(gè)關(guān)鍵參數。在小體積是最重要參數的設計中，使用具有較少引腳的串行總線(xiàn)很有優(yōu)勢。單片機集成超過(guò)12種不同的串行接口，本文將討論各串行接口的優(yōu)缺點(diǎn)。

降低任何嵌入式設計的體積和成本的常用方法是使用具有較少I(mǎi)/O引腳的通信總線(xiàn)。雖然從并行總線(xiàn)發(fā)展到串行總線(xiàn)可明顯減小體積和降低成本，但是從一種串行總線(xiàn)發(fā)展為另一種具有較少引腳的串行總線(xiàn)也很有用。用串行總線(xiàn)替代并行總線(xiàn)時(shí)，傳輸速度是一個(gè)關(guān)鍵參數。在小體積是最重要參數的設計中，使用具有較少引腳的串行總線(xiàn)很有優(yōu)勢。單片機集成超過(guò)12種不同的串行接口，本文將討論各串行接口的優(yōu)缺點(diǎn)。

個(gè)人計算機中的USB與FireWireTM

一種促使PC市場(chǎng)發(fā)生重大變化的流行總線(xiàn)就是通用串行總線(xiàn)（universal serial bus，USB）。它的高速度、低引腳數和多功能性促進(jìn)了它的廣泛使用，且USB逐漸取代了并行打印機和RS-232串口，成為PC的主要通信端口。USB2.0在節約系統成本方面也優(yōu)于FireWireTM S400。此外，USB可利用PC資源依靠主處理器來(lái)管理低級別的USB協(xié)議，而FireWire將此任務(wù)委托給接口硬件。FireWire所需的額外硬件成本和初始許可費用使USB成為PC領(lǐng)域的首選接口。同樣的原因也促使嵌入式應用紛紛迅速采用USB。

同步接口與異步接口

選擇串行接口時(shí)，必須檢查同步接口和異步接口。同步接口使用主時(shí)鐘進(jìn)行同步，而異步接口將時(shí)鐘嵌入到數據流中。從器件時(shí)鐘的頻率變化不會(huì )影響同步接口的同步操作，因而可以使用低成本振蕩器。在異步器件中，實(shí)現同步需要所有器件在傳輸速度、協(xié)議、重新同步頻率和時(shí)鐘穩定性方面達成一致。

同步接口可在同一印刷電路板（printed circuit board，PCB）上輕松實(shí)現器件間連接，而異步接口旨在通過(guò)電纜連接相隔數米至1000米的系統。應用范圍從簡(jiǎn)單的點(diǎn)對點(diǎn)連接到具有數百個(gè)器件的復雜網(wǎng)絡(luò )。也可以通過(guò)OSI模型描述每種總線(xiàn)類(lèi)型的不同物理接口。

OSI七層模型

通常，同步接口在內部支持數據鏈路層（第2層）和物理層（第1層），而大部分異步接口在內部支持數據鏈路層在外部支持物理層。有時(shí)，異步接口也在內部支持這兩層。對于某些應用，相同的數據鏈路層結合不同的物理層驅動(dòng)程序來(lái)創(chuàng )建不同的接口標準。在單片機中，通常通過(guò)某些硬件支持在軟件中實(shí)現第3至第7層。

從并行接口發(fā)展到串行接口

當系統軟件需要大量存儲器時(shí)，通常會(huì )選擇具有外部地址和數據總線(xiàn)的單片機。并行閃存程序存儲器和SRAM需要16個(gè)或更多I/O引腳，設計人員可選擇使用具有內部存儲器的單片機以節省I/O引腳、縮小體積和降低成本。雖然現在許多單片機程序存儲器的容量都已有所提高，但如果內部存儲容量還是不夠的話(huà)，可采用使用SPI端口的外部閃存程序存儲器或串行SRAM。

由于串行閃存程序存儲器和串行SRAM器件只可通過(guò)SPI總線(xiàn)提供，所以選擇此總線(xiàn)可獲得最高效的系統設計。當某些元件只能通過(guò)某個(gè)特定總線(xiàn)連接時(shí)，這些元件決定了總線(xiàn)的選擇，除非單線(xiàn)器件可提供更好的解決方案。

同步接口

• SPI

• MICROWIRE

• I2C™

• 通用串行異步收發(fā)器（universal serial asynchronous receiver transmitter，USART），同步和異步模式

總線(xiàn)選擇所采用的標準：

1.元件只能通過(guò)一種總線(xiàn)提供

2. MCU上可用的總線(xiàn)：

a. SPI和I2C或同步串行端口（Synchronous Serial Port，SSP）

b.串行控制接口（SCI）

c. USART

d.具有軟件驅動(dòng)的GPI/O

e.其他網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)

3.需要較快的總線(xiàn)速度

4.小尺寸的較低引腳數總線(xiàn)

5.推挽輸出或漏極開(kāi)路輸出

6.系統總成本

7.提供的功能集