降低任何嵌入式設(shè)計(jì)的體積和成本的常用方法是使用具有較少I/O引腳的通信總線。雖然從并行總線發(fā)展到串行總線可明顯減小體積和降低成本，但是從一種串行總線發(fā)展為另一種具有較少引腳的串行總線也很有用。用串行總

降低任何嵌入式設(shè)計(jì)的體積和成本的常用方法是使用具有較少I/O引腳的通信總線。雖然從并行總線發(fā)展到串行總線可明顯減小體積和降低成本，但是從一種串行總線發(fā)展為另一種具有較少引腳的串行總線也很有用。用串行總線替代并行總線時，傳輸速度是一個關(guān)鍵參數(shù)。在小體積是最重要參數(shù)的設(shè)計(jì)中，使用具有較少引腳的串行總線很有優(yōu)勢。單片機(jī)集成超過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)。

個人計(jì)算機(jī)中的USB與FireWireTM

一種促使PC市場發(fā)生重大變化的流行總線就是通用串行總線（universal serial bus，USB）。它的高速度、低引腳數(shù)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(jī)和RS-232串口，成為PC的主要通信端口。USB2.0在節(jié)約系統(tǒng)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(fèi)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(yīng)用紛紛迅速采用USB。

同步接口與異步接口

選擇串行接口時，必須檢查同步接口和異步接口。同步接口使用主時鐘進(jìn)行同步，而異步接口將時鐘嵌入到數(shù)據(jù)流中。從器件時鐘的頻率變化不會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(xiàn)同步需要所有器件在傳輸速度、協(xié)議、重新同步頻率和時鐘穩(wěn)定性方面達(dá)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(xiàn)器件間連接，而異步接口旨在通過電纜連接相隔數(shù)米至1000米的系統(tǒng)。應(yīng)用范圍從簡單的點(diǎn)對點(diǎn)連接到具有數(shù)百個器件的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。也可以通過OSI模型描述每種總線類型的不同物理接口。

OSI七層模型

通常，同步接口在內(nèi)部支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層（第2層）和物理層（第1層），而大部分異步接口在內(nèi)部支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層在外部支持物理層。有時，異步接口也在內(nèi)部支持這兩層。對于某些應(yīng)用，相同的數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)合不同的物理層驅(qū)動程序來創(chuàng)建不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)中，通常通過某些硬件支持在軟件中實(shí)現(xiàn)第3至第7層。

從并行接口發(fā)展到串行接口

當(dāng)系統(tǒng)軟件需要大量存儲器時，通常會選擇具有外部地址和數(shù)據(jù)總線的單片機(jī)。并行閃存程序存儲器和SRAM需要16個或更多I/O引腳，設(shè)計(jì)人員可選擇使用具有內(nèi)部存儲器的單片機(jī)以節(jié)省I/O引腳、縮小體積和降低成本。雖然現(xiàn)在許多單片機(jī)程序存儲器的容量都已有所提高，但如果內(nèi)部存儲容量還是不夠的話，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SPI總線提供，所以選擇此總線可獲得最高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)某些元件只能通過某個特定總線連接時，這些元件決定了總線的選擇，除非單線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

總線選擇所采用的標(biāo)準(zhǔn)：

1.元件只能通過一種總線提供

2. MCU上可用的總線：

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(qū)動的GPI/O

e.其他網(wǎng)絡(luò)總線

3.需要較快的總線速度

4.小尺寸的較低引腳數(shù)總線

5.推挽輸出或漏極開路輸出

6.系統(tǒng)總成本

7.提供的功能集