补充教材 根据大纲要求，一些新技术或相关教学内容在教材上没有包括，这里补充如 下 1、RS-423A总线 为了克服RS-232C的缺点，提高传送速率，增加通信距离，又考虑到与 RS-232C的兼容性，美国电子工业协会在1987年提出了RS-423A总线标准。该 标准的主要优点是在接收端采用了差分输入。RS-423A的接口电路如下图所示。 MC3488A LS423s"6 RS423A接口电路 而 差分输入对共模干扰信号有较高的 抑制作用，这样就提高了通信的可靠性。RS423A用-6v表示逻辑“1”，用+6y 表示逻辑“0”，可以直接与RS-232C相接。采用RS-423A标准以获得比RS-232C 更佳的通信效果。 2、RS422A总线 RS422A总线采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。如图所示。 MC3487A S-422AMC3488 RS422A平衡输出差分输入图 RS422A的输出信号线间的电压为士2v,接收器的识别电压为±0.2v。共模 范围士25V。在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的阻抗匹配，一般在接收 端加终端电阻以吸收掉反射波。电阻网络也应该是平衡的，如图： 300L L之w 在接收端加终端电阻图
补充教材 根据大纲要求，一些新技术或相关教学内容在教材上没有包括，这里补充如 下： 1、 RS-423A 总线 为了克服 RS-232C 的缺点，提高传送速率，增加通信距离，又考虑到与 RS-232C 的兼容性，美国电子工业协会在 1987 年提出了 RS-423A 总线标准。该 标准的主要优点是在接收端采用了差分输入。RS-423A 的接口电路如下图所示。 而 差分输入对共模干扰信号有较高的 抑制作用，这样就提高了通信的可靠性。RS-423A 用-6v 表示逻辑“1”，用+6v 表示逻辑“0”，可以直接与 RS-232C 相接。采用 RS-423A 标准以获得比 RS-232C 更佳的通信效果。 2、RS-422A 总线 RS-422A 总线采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。如图所示。 RS-422A 的输出信号线间的电压为±2v，接收器的识别电压为±0.2v。共模 范围±25v。在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的阻抗匹配，一般在接收 端加终端电阻以吸收掉反射波。电阻网络也应该是平衡的，如图： RS-423A 接口电路 RS-422A 平衡输出差分输入图 在接收端加终端电阻图
3、RS485总线 RS485适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间共用一对 线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的，线路如下图所示： 使用RS485多个点之间共用一对线路过行总线方式联网 典型的RS232到RS422/485转换芯片有： MAX481483/485/487488/489490/491,SN75175/176/184等等，它们均只需单一 +5v电源供电即可工作。具体使用方法可查阅有关技术手册。 4、I2C总线 I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA(串行数据线)及SCL (串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管 是单片机、存储器、LCD服动器还是键盘接口。 1)I2C总线的基本结构采用I2C总线标准的单片机或C器件，其内部不仅有I2C 接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块 通过软件寻址实现片 选，减少了器件片选线的连接。CU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线
3、RS-485 总线 RS-485 适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间共用一对 线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的，线路如下图所示： 典型的 RS232 到 RS422/485 转换芯片有： MAX481/483/485/487/488/489/490/491，SN75175/176/184 等等，它们均只需单一 +5v 电源供电即可工作。具体使用方法可查阅有关技术手册。 4、I2C 总线 I2C 总线是一种用于 IC 器件之间连接的二线制总线。它通过 SDA（串行数据线）及 SCL （串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管 是单片机、存储器、LCD 驱动器还是键盘接口。 1）I2C 总线的基本结构 采用 I2C 总线标准的单片机或 IC 器件，其内部不仅有 I2C 接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片 选，减少了器件片选线的连接。CPU 不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线， 使用 RS-485 多个点之间共用一对线路过行总线方式联网
还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。I2C 总线接口电路结构如图1所示。 +VCC 器件 落件2 2)双向传输的接口特性传统的单片机串行接口的发送和接收一般都各用一条线，如 MCS51系列的TXD和RXD,而2C总线侧根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发 送或接收方式。当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器也叫主器件)，而当其从总 线上接收信息时，又成为接收器（也叫从器件）。主器件用于启动总线上传送数据并产生时针 以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。2C总线的控制完全由挂接 在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。 总线上主和从即发送和接收)的关系不是一成不变的，而是取决于此时数据传送的方 向。SDA和SCL均为双向VO线，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高 电平。连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有与”功能。2℃总线的 数据传送速率在标准工作方式下为10 Okbit/s,在快速方式下，最高传送速率可达4 00kbit/s, 3)12C总线上的时钟信号在I2C总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在SC 时钟线上的所有器件的逻辑“与“完成的。SCL线上由高电平到低电平的跳变将影响到这些器 件，一日某个婴件的时钟信号下跳为低由平，将使SC1线一直保持低由平，使C线上的 所有器件开始低电平期。此时，低电平周期短的 件的时钟由低至高的跳变并不能影响SC 线的状态，于是这些器件将进入高电平等待的状态。 当所有器件的时钟信号都上跳为高电平时，低电平期结束，$CL线被释放返回高电平 即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后，第一个结束高电平期的器件又将SCL线 节成低申平。这样就在SCL线上产生一个同步时钟。可见，时钟低申平时间由时钟低申平 期最长的器件确定，而时钟高电平时间由时钟高电平期最短的器件确定 4)数据的传送 在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在12C总线技 术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如下图所示。当时钟线$CL为 高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为开始”信号：当SCL线为高电平时， SDA线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号。开始和结束信号都是由主器件产生。在 开始信号以后，总线即被认为处于忙状态：在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空 闲的 1开始信号1 I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择
还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。I2C 总线接口电路结构如图 1 所示。 2）双向传输的接口特性 传统的单片机串行接口的发送和接收一般都各用一条线，如 MCS51 系列的 TXD 和 RXD，而 I2C 总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发 送或接收方式。当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器(也叫主器件)，而当其从总 线上接收信息时，又成为接收器(也叫从器件)。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟 以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。I2C 总线的控制完全由挂接 在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。 总线上主和从(即发送和接收)的关系不是一成不变的，而是取决于此时数据传送的方 向。SDA 和 SCL 均为双向 I/O 线，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高 电平。连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能。I2C 总线的 数据传送速率在标准工作方式下为 100kbit/s，在快速方式下，最高传送速率可达 400kbit/s。 3） I2C 总线上的时钟信号 在 I2C 总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在 SCL 时钟线上的所有器件的逻辑“与”完成的。SCL 线上由高电平到低电平的跳变将影响到这些器 件，一旦某个器件的时钟信号下跳为低电平，将使 SCL 线一直保持低电平，使 SCL 线上的 所有器件开始低电平期。此时，低电平周期短的器件的时钟由低至高的跳变并不能影响 SCL 线的状态，于是这些器件将进入高电平等待的状态。 当所有器件的时钟信号都上跳为高电平时，低电平期结束，SCL 线被释放返回高电平， 即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后，第一个结束高电平期的器件又将 SCL 线 拉成低电平。这样就在 SCL 线上产生一个同步时钟。可见，时钟低电平时间由时钟低电平 期最长的器件确定，而时钟高电平时间由时钟高电平期最短的器件确定。 4）数据的传送 在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在 I2C 总线技 术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如下图所示。当时钟线 SCL 为 高电平时，数据线 SDA 由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号；当 SCL 线为高电平时， SDA 线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号。开始和结束信号都是由主器件产生。在 开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空 闲的。 I2C 总线的数据传送格式是：在 I2C 总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择
从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(RW。方向位为0"表示发送，即主 器件把信息写到所选择的从器件：方向位为表示主器件将从从器件读信息。开始信号后 系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到 总线上的地址进行比较，如果与主器件发送 总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8 位(R/W确定。 在12C总线上每次传送的数据字节数不限，但每一个字节必须为8位，而且每个传送的 字节后面必须跟一个认可位（第9位），也叫应答位(CK)。数据的传送过程如下图所示 每次都是 通常从器件在接收到每个字节后都会作出响应， 即释放SCL线返回 高电平，准备接收下 个数据字节，主器件可继续传送。如果从器件正在处理一个实时事件 而不能接收数据时，（例如正在处理一个内部中断，在这个中断处理完之前就不能接收2C 总线上的数据字节)可以使时钟SCL线保持低电平，从器件必须使SDA保持高电平，此时 主器件产生1个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处于等待状态。当从器件处理完毕 时将释放SCL线，主器件继续传送 x:/1 NU/A UAAUR/R 当主器件发送完一个字节的数据后，接者发出对应于SCL线上的一个时钟(ACK)认可 位，在此时钟内主器件释放SDA线 个字节传送结束 ,而从器件的响应信号将SDA线 成低电平，使SDA在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。从器件的响应信号结束后，SDA 线返回高电平，进入下一个传送周期。 2C总线还具有广播呼叫地址用于寻址总线上所有器件的功能。若一个器件不需要广播 呼叫寻址中所提供的任何数据，则可以忽略该地址不作响应。如果该器件需要广播呼叫寻址 中提供的数据，则应对地址作出响应， 其表现为 个接收器 5)总线竞争的仲裁总线上可能挂接有多个器件，有时会发生两个或多个主器件同时 想占用总线的情况。例如，多单片机系统中，可能在某一时刻有两个单片机要同时向总线发 送数据，这种情况叫做总线竞争。I2C总线具有多主控能力，可以对发生在SDA线上的总 线音争讲行仲拔，其仲裁原则是这样的：当多个主器件同时想占用总线时，如果某个主器件 发送高电平，而另一个主器件发送低电平，则发送电平与此时SDA总线电平不符的那个器 件将自动关闭其输出级。总线竞争的仲裁是在两个层次上进行的。首先是地址位 的比较，如 果主器件寻址同一个从器件，则进入数据位的比较，从而确保了竞争仲裁的可靠性。由于是 利用2C总线上的信总进行仲裁，因此不会造成信息的丢失。 6)2C总线接口器件日前在视频处理、移动通信等领域采用2C总线接口器件己 比较普追。另外，通用的I2C总线接口器件，如带I2C总线的单片机、RAM、ROM、A/D、 D/A、LCD驱动器等器件 也越来越多地应用于计算机及自动控制系统中。下面以目前在单 片机系统中常用的带2C接口的EEPROM芯片24LC01B为例，介绍I2C接口器件的基本应 用。 24LC01B是内含128×8位低功耗CMOS的EEPROM,具有工作电压宽(2.5-5.5V) 擦写次数名（大于10000次）、写入速度快（小于10ms)等特点。下图为24LC01B的引脚 图。图中A0、A1、A2是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。VDD和VSS分别为 负电源。SDA为串行数据输入输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送。SCL为串行时 钟输入线。T正ST为速度测试输出端，可接至VSS、VDD或保持开路状态
从器件地址的，其中前 7 位为地址码，第 8 位为方向位(R/W)。方向位为“0”表示发送，即主 器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后， 系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到 总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第 8 位(R/W)确定。 在 I2C 总线上每次传送的数据字节数不限，但每一个字节必须为 8 位，而且每个传送的 字节后面必须跟一个认可位（第 9 位），也叫应答位（ACK）。数据的传送过程如下图所示。 每次都是先传最高位，通常从器件在接收到每个字节后都会作出响应，即释放 SCL 线返回 高电平，准备接收下一个数据字节，主器件可继续传送。如果从器件正在处理一个实时事件 而不能接收数据时，（例如正在处理一个内部中断，在这个中断处理完之前就不能接收 I2C 总线上的数据字节）可以使时钟 SCL 线保持低电平，从器件必须使 SDA 保持高电平，此时 主器件产生 1 个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处于等待状态。当从器件处理完毕 时将释放 SCL 线，主器件继续传送。 当主器件发送完一个字节的数据后，接着发出对应于 SCL 线上的一个时钟（ACK）认可 位，在此时钟内主器件释放 SDA 线，一个字节传送结束，而从器件的响应信号将 SDA 线拉 成低电平，使 SDA 在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。从器件的响应信号结束后，SDA 线返回高电平，进入下一个传送周期。 I2C 总线还具有广播呼叫地址用于寻址总线上所有器件的功能。若一个器件不需要广播 呼叫寻址中所提供的任何数据，则可以忽略该地址不作响应。如果该器件需要广播呼叫寻址 中提供的数据，则应对地址作出响应，其表现为一个接收器。 5) 总线竞争的仲裁 总线上可能挂接有多个器件，有时会发生两个或多个主器件同时 想占用总线的情况。例如，多单片机系统中，可能在某一时刻有两个单片机要同时向总线发 送数据，这种情况叫做总线竞争。I2C 总线具有多主控能力，可以对发生在 SDA 线上的总 线竞争进行仲裁，其仲裁原则是这样的：当多个主器件同时想占用总线时，如果某个主器件 发送高电平，而另一个主器件发送低电平，则发送电平与此时 SDA 总线电平不符的那个器 件将自动关闭其输出级。总线竞争的仲裁是在两个层次上进行的。首先是地址位的比较，如 果主器件寻址同一个从器件，则进入数据位的比较，从而确保了竞争仲裁的可靠性。由于是 利用 I2C 总线上的信息进行仲裁，因此不会造成信息的丢失。 6） I2C 总线接口器件 目前在视频处理、移动通信等领域采用 I2C 总线接口器件已经 比较普遍。另外，通用的 I2C 总线接口器件，如带 I2C 总线的单片机、RAM、ROM、A/D、 D/A、LCD 驱动器等器件，也越来越多地应用于计算机及自动控制系统中。下面以目前在单 片机系统中常用的带 I2C 接口的 EEPROM 芯片 24LC01B 为例，介绍 I2C 接口器件的基本应 用。 24LC01B 是内含 128×8 位低功耗 CMOS 的 EEPROM，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、 擦写次数多（大于 10000 次）、写入速度快（小于 10ms）等特点。下图为 24LC01B 的引脚 图。图中 A0、A1、A2 是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。VDD 和 VSS 分别为正、 负电源。SDA 为串行数据输入/输出，数据通过这条双向 I2C 总线串行传送。SCL 为串行时 钟输入线。TEST 为速度测试输出端，可接至 VSS、VDD 或保持开路状态
24LC01B中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1,以实现对下一个存储单元的读写。所有字带均以单一操作方式读取。为降低总的写入时 间， 一次操作可写入多达8个字节的数据 下图是24LC01B在M51系列单片机中的一种应用实例，这里是利用8031的P10和P11 分别作为24LC01B的串行时钟输入和串行数据输入输出，T正$T端在这里没有使用，将 其接地(VSS)。因系统中只用了这一个EEPROM芯片，故A0~A2接地。 VSS 只要P1.0和P1.1口串行时钟和数据符合前面介绍的I2C总线的技术规范，即可实现对 24LC01B的读写 带有12C总线接口的器件可十分方便地用来将一个或多个单片机及外围器件构成单片 机系统。尽管这种总线结构没有并行总线那样大的吞吐能力，但由于连接线和连接引脚少 因此其构成的系统价格低，器件间总线简单，结构紧凑，而且在总线上增加器件不影响系统 的正常工作，系统修改和可扩展性好。即使有不同时钟速度的器件连接到总线上，也能很方 便地确定总线的时钟。 目前世界上采用的12C总线有两个规范，它们分别是由荷兰飞利浦公司和日本索尼公司 提出的。现在广泛采用的是飞利浦公司的I2C总线技术规范，它已成为被电子行业认可的总 线标准。采用I2C技术的单片机以及外围器件己广泛应用于家用电器、通讯设备及各类电子 产品中，而且应用范围将会越来越广。 5、SPI总线 SPI(Serial Peripheral Interface-一串行外设接D)总线系统是一种同步串行外设接口，它 可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASHRAM、.网络控 制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种 标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线： 串行时钟线(SCX) 主机输入/从机输出数据线TSO 主机输出/从机输入数据线MOS
24LC01B 中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时 间，一次操作可写入多达 8 个字节的数据。 下图是24LC01B 在M51系列单片机中的一种应用实例，这里是利用8031的P1.0 和P1.1 分别作为 24LC01B 的串行时钟输入和串行数据输入/输出，TEST 端在这里没有使用，将 其接地（VSS）。因系统中只用了这一个 EEPROM 芯片，故 A0～A2 接地。 只要 P1.0 和 P1.1 口串行时钟和数据符合前面介绍的 I2 C 总线的技术规范，即可实现对 24LC01B 的读写。 带有 I2C 总线接口的器件可十分方便地用来将一个或多个单片机及外围器件构成单片 机系统。尽管这种总线结构没有并行总线那样大的吞吐能力，但由于连接线和连接引脚少， 因此其构成的系统价格低，器件间总线简单，结构紧凑，而且在总线上增加器件不影响系统 的正常工作，系统修改和可扩展性好。即使有不同时钟速度的器件连接到总线上，也能很方 便地确定总线的时钟。 目前世界上采用的 I2C 总线有两个规范，它们分别是由荷兰飞利浦公司和日本索尼公司 提出的。现在广泛采用的是飞利浦公司的 I2C 总线技术规范，它已成为被电子行业认可的总 线标准。采用 I2C 技术的单片机以及外围器件已广泛应用于家用电器、通讯设备及各类电子 产品中，而且应用范围将会越来越广。 5、SPI 总线 SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它 可以使 MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置 FLASHRAM、网络控 制器、LCD 显示驱动器、A/D 转换器和 MCU 等。SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种 标准外围器件直接接口，该接口一般使用 4 条线： 串行时钟线（SCK） 主机输入/从机输出数据线 MISO 主机输出/从机输入数据线 MOST
低电平有效的从机选择线SS (有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从 机输入数据线MOSD)。由于SPI系统总线一共只需3~4位数据线和控制即可实现与具有SP 总线接口功能的各种I/0器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8~16位地址 线、2一3位控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的 接口器件和I/0口线，提高设计的可靠性。由此可见，在MCS51系列等不具有SPI接口的单 片机组成的智能仪器和工业测控系统中，当传输速度要求不是太高时，使用SPI总线可以增 加应用系统接口器件的种类，提高应用系统的性能。 利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统。如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU 相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1个主MCU和1个或几个从【/0设备所构成的各 种系统等。在大多数应用场合，可使用1个MCU作为主控机来控制数据，并向1个或几个从 外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的 主控器 SCK MOSI MCU -MISO 被控器1 被控器2 被控器N SS2 SSK S1总线的组成 传输格式是高位(SB)在前，低位(LSB)在后。SPI总线接口系统的典型结构如图所 示。 当一个主控机通过SPI与几种不同的串行【/0芯片相连时，必须使用每片的允许控制 端，这可通过MC的I/0端口输出线来实现。但应特别注意这些串行I/0芯片的输入输出特 性 首先是输入芯片的丰行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片时，输出端应处于 高阻态。若没有三态控制端，则应外加三态门。否则MCU的M虹S0端只能连接1个输入芯片 其次是输出芯片的串行数据输入是否有允许控制端。因此只有在此芯片允许时，SCK脉神才 把串行数据移入该芯片：在禁止时，SCK对芯片无影响。若没有允许控制端，则应在外围用 门电路对SCK进行控制，然后再加到芯片的时钟输入端：当然，也可以只在SPI总线上连接 1个芯片，而不再连接其它输入或输出芯片
低电平有效的从机选择线 SS (有的 SPI 接口芯片带有中断信号线 INT 或 INT、有的 SPI 接口芯片没有主机输出/从 机输入数据线 MOSI)。由于 SPI 系统总线一共只需 3～4 位数据线和控制即可实现与具有 SPI 总线接口功能的各种 I/O 器件进行接口，而扩展并行总线则需要 8 根数据线、8～16 位地址 线、2～3 位控制线，因此，采用 SPI 总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的 接口器件和 I/O 口线，提高设计的可靠性。由此可见，在 MCS51 系列等不具有 SPI 接口的单 片机组成的智能仪器和工业测控系统中，当传输速度要求不是太高时，使用 SPI 总线可以增 加应用系统接口器件的种类，提高应用系统的性能。 利用 SPI 总线可在软件的控制下构成各种系统。如 1 个主 MCU 和几个从 MCU、几个从 MCU 相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1 个主 MCU 和 1 个或几个从 I/O 设备所构成的各 种系统等。在大多数应用场合，可使用 1 个 MCU 作为主控机来控制数据，并向 1 个或几个从 外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的 传输格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。SPI 总线接口系统的典型结构如图所 示。 当一个主控机通过 SPI 与几种不同的串行 I/O 芯片相连时，必须使用每片的允许控制 端，这可通过 MCU 的 I/O 端口输出线来实现。但应特别注意这些串行 I/O 芯片的输入输出特 性：首先是输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片时，输出端应处于 高阻态。若没有三态控制端，则应外加三态门。否则 MCU 的 MISO 端只能连接 1 个输入芯片。 其次是输出芯片的串行数据输入是否有允许控制端。因此只有在此芯片允许时，SCK 脉冲才 把串行数据移入该芯片；在禁止时，SCK 对芯片无影响。若没有允许控制端，则应在外围用 门电路对 SCK 进行控制，然后再加到芯片的时钟输入端；当然，也可以只在 SPI 总线上连接 1 个芯片，而不再连接其它输入或输出芯片
5、通用串行接口USB 1)USB是外设总线标准 给P℃的外部带来计算机外设的即播即用。 USB消除了将卡安装在专用的计算机插相 并重新配置系统的需要，同时也节省了宝贵 的系统资源，如中断IRQ。装备了USB的 个人计算机，一旦实现了计算机外设物理连 接就能自动地进行配置，不必重启动或运行 设置程序.USB还允许多达127个设备同在 一台计算机上运行。 2)USB接口有两种不同的连接器(A系列和B系列) A系列连接器是为那些要求电缆保留永久连接的设备而设计的，比如集线器、键盘和鼠 标器。大多数主板上的USB端口通常是A系列连接器。 B系列连接器是为那些需要可分离电缆的设备设计的，如打印机、扫描仪、Modem、电 话和扬声器等。物理的USB插头是小型的，与典型的串口或并口电缆不同，插头不通过螺 丝和螺母连接 3)USB的特点 USB所有相连的设备都由USB总线供电。 USB规范的另一个优点是自我识别外设，这个特性大大简化了安装。 USB设备可以进行热插拔，这就是说每次连接或断开一个外设时，不必关机或重新启动 计算机。 USB这样的接口带来的最大好处是只需要PC机中的一个中断。 6、1394接口 1)EEE-1394(又称 i.Link或FireWire)是 一个相对新的总线技术 2)IEEE-1394特点： IEEE-1394标准现在存在者三种不同的信号速 屏题层 第2对 电源 FireWire电缆
5、通用串行接口 USB 1）USB 是外设总线标准 给 PC 的外部带来计算机外设的即插即用。 USB 消除了将卡安装在专用的计算机插槽 并重新配置系统的需要，同时也节省了宝贵 的系统资源，如中断 IRQ。装备了 USB 的 个人计算机，一旦实现了计算机外设物理连 接就能自动地进行配置，不必重启动或运行 设置程序。USB 还允许多达 127 个设备同在 一台计算机上运行。 2）USB 接口有两种不同的连接器（A 系列和 B 系列） A 系列连接器是为那些要求电缆保留永久连接的设备而设计的，比如集线器、键盘和鼠 标器。大多数主板上的 USB 端口通常是 A 系列连接器。 B 系列连接器是为那些需要可分离电缆的设备设计的，如打印机、扫描仪、Modem、电 话和扬声器等。物理的 USB 插头是小型的，与典型的串口或并口电缆不同，插头不通过螺 丝和螺母连接 3）USB 的特点 USB 所有相连的设备都由 USB 总线供电。 USB 规范的另一个优点是自我识别外设，这个特性大大简化了安装。 USB 设备可以进行热插拔，这就是说每次连接或断开一个外设时，不必关机或重新启动 计算机。 USB 这样的接口带来的最大好处是只需要 PC 机中的一个中断。 6、1394 接口 1）IEEE-1394（又称 i.Link 或 FireWire）是 一个相对新的总线技术。 2）IEEE-1394 特点： IEEE-1394 标准现在存在着三种不同的信号速
率： 100-、200-和400Mb/12.5-、25.、50MB/S,每秒吉位(Gb/s)在制定中。 最多63个设备可以通过菊花链方式连接到单个EEE-1394适配卡上。 EEE-1394包含6条导线：4条线用作数据传输，两条线传送电源。 3)EEE-1394和USB的性能比较 USB和1394在形态和功能上有很大的的相似性，它们的主要区别在速度上。 现在，1394提供的数据传输速率是USB的16倍。将来1394更高速的版本推出后，速度差 异将更大。 USB是为低速外设而设计，如键盘、鼠标器、Modem和打印机 1394将用来连接高性能计算机和数字视颍电子产品。 1394的另一个重要优点是不再需要PC主机连接，它可以直接将数字视频(DV)便携式 摄像机与DV-VCR连接在一起，进行磁带的配音和编辑。为了将来在PC中的多媒体需要， EEE-1394连接性是必须的。 详细比较请看表： 表 IEEE-1394和USB的性能比较 1EEE-1394 USB PC主机请求 否 是 最多外设数 63 127 热可交换性 是 是 设备间最大申婚长度 4.5m 5m 现行传输速率 200Mb/s(25MB/S) 12Mb/s(1.5MB/s) 400Mb/s(5MB/s) 未来传输速率 800Mb/s100MB/s 1Gb/s(125MB/s) DV便接式摄象机 键盘鼠标器 高分辨率数字相剂 操纵杆 MODEM 典型设备 HDTV 低分掰率数字相机 机顶盒 低速驱动器 高速取动器 低分辨率扫描仪 高分辨率扫描仪 打印机
率： 100-、200-和 400Mb/s(12．5-、25-、50MB/s)，每秒吉位(Gb/s)在制定中。 最多 63 个设备可以通过菊花链方式连接到单个 IEEE-1394 适配卡上。 IEEE-1394 包含 6 条导线：4 条线用作数据传输，两条线传送电源。 3）IEEE-1394 和 USB 的性能比较 USB 和 1394 在形态和功能上有很大的的相似性，它们的主要区别在速度上。 现在，1394 提供的数据传输速率是 USB 的 16 倍。将来 1394 更高速的版本推出后，速度差 异将更大。 USB 是为低速外设而设计，如键盘、鼠标器、Modem 和打印机 1394 将用来连接高性能计算机和数字视频电子产品。 1394 的另一个重要优点是不再需要 PC 主机连接，它可以直接将数字视频(DV)便携式 摄像机与 DV-VCR 连接在一起，进行磁带的配音和编辑。为了将来在 PC 中的多媒体需要， IEEE-1394 连接性是必须的。 详细比较请看表： 表 IEEE-1394 和 USB 的性能比较 IEEE-1394 USB PC 主机请求 否 是 最多外设数 63 127 热可交换性 是 是 设备间最大电缆长度 4.5m 5m 现行传输速率 200Mb/s(25MB/s) 12Mb/s(1.5MB/s) 未来传输速率 400Mb/s(5MB/s) 800Mb/s(100MB/s) 1Gb/s(125MB/s) 无 典型设备 DV 便携式摄象机 高分辨率数字相机 HDTV 机顶盒 高速驱动器 高分辨率扫描仪 键盘 鼠标器 操纵杆 MODEM 低分辨率数字相机 低速驱动器 低分辨率扫描仪 打印机
7、CAN总线 随者监测和控制功能的广泛应用，必然要求系统连接或分布更多的传感器和控制信号。 简化物理布线有许多方案，CN总线是其中一种。 控制器区域网(Controller Area Network)CAN现场总线已经成为在仪表装置通讯 的新标准。 它提 高速数据传 在短距离0)条件下具有高速(6i/)数据传输能力， 而在最大距离10000m时具有低速(5 kbits/,S)传输能力，极适合在高速的工业自控应用上 CAN总线可在同一网络上连接多种不同功用的传感器（如位置，温度或压力等）。 CAN总线(Controller Aera Network)与其他总线相比有如下特点： 0,它是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信 双绞线 同轴电缆或光导纤维 通信过 率可达 ③.CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通 信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别 等项工作： ④.CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块 进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制， 数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个 不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接受到相同 的数据，这一点在分步式控制中非常重要； ⑤.数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令，工作状态及测 试数据的一般要求.同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信 的实时性 ©.CAW协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠 性。 CN总线所具有的卓越性能、极高的可靠性和独特设计，特别适合工业设备测控单元 互连。因此倍受工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之 CAN总线基于串行通信ISO1I898标准，其初始协议是为车载数据传输而定义的。如今， CN总线已经广泛应用于移动设备、工业自动化以及汽车领域。CAN总线标准包括物理层、 数据链路层，其中链路层定义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故障处 理的方式
7、CAN 总线 随着监测和控制功能的广泛应用，必然要求系统连接或分布更多的传感器和控制信号。 简化物理布线有许多方案，CAN 总线是其中一种。 控制器区域网(Controller Area Network)CAN 现场总线已经成为在仪表装置通讯 的新标准. 它提供高速数据传送, 在短距离(40m)条件下具有高速(1Mbit/s)数据传输能力, 而在最大距离 10000m 时具有低速(5kbits/s)传输能力, 极适合在高速的工业自控应用上， CAN 总线可在同一网络上连接多种不同功用的传感器(如位置,温度或压力等)。 CAN 总线（Controller Aera Network）与其他总线相比有如下特点： ①.它是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信； ②.通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达 1Mbps； ③.CAN 总线通信接口中集成了 CAN 协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通 信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别 等项工作； ④.CAN 协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块 进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制， 数据块的标识码可由 11 位或 29 位二进制数组成,因此可以定义 211 或 229 个 不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接受到相同 的数据,这一点在分步式控制中非常重要； ⑤.数据段长度最多为 8 个字节,可满足通常工业领域中控制命令,工作状态及测 试数据的一般要求.同时，8 个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信 的实时性； ⑥.CAN 协议采用 CRC 检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠 性。 CAN 总线所具有的卓越性能、极高的可靠性和独特设计,特别适合工业设备测控单元 互连。因此倍受工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一 CAN 总线基于串行通信 ISO11898 标准，其初始协议是为车载数据传输而定义的。如今， CAN 总线已经广泛应用于移动设备、工业自动化以及汽车领域。CAN 总线标准包括物理层、 数据链路层，其中链路层定义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故障处 理的方式
标准格式： 仲栽区 数据区 11位标识 ✉ 扩展格式 件术区 山控超小 11位标识 RE 18位标识 6▣ *为了区别标准格式和旷辰格式，保留位r1在以前的Ca1.0-1.2规范中标注为现在的虹D亚位。 CN是一种共享的广播总线（即所有的节点都能够接收传输信息），支持数据速率高达 1Mps。由于所有的节点接收全部发送信息，因此，信息不能够送达某个指定节点。但是， 在CW总线的硬件部分提供了本地地址过滤，允许各个节点仅对所关心的信息进行相应的处 理。 CAN总线传输数据长度可变(0一8字节)的信息（帧），每帧都有一个惟一的标识（总 线上任何节点发送的信息幀，都具有不同的标识)。CN总线和CPU之间的接口电路通常包 括CAN控制器和收发器。由此构成的CAN网络具有以下特性： ●2线差分传输 。多主机 ·单工或半双工 ●速率可达1Mbps ●120终端匹配电 ●标准化的硬件协议 在1Mbps速率下，CAN总线距离接近3Om,而在1 Okbps时，距离可达6km。由于所有的 错误检测、纠错、传输和接收等都是通过CN控制器的硬件完成的，所以用户组建这样的？ 线网络，仅需要极少的软件开销。 1)标准和扩展CAN总线的关系 目前有两种CAN总线协议：CAN1.0和CAN2.O,其中CAN2.0有两种形式：A和B.CAN1.0 和CAN2.0A规定了11位标识，CAN2.0B除了支持11位标识外，还能够接受扩展的29位标
CAN 是一种共享的广播总线（即所有的节点都能够接收传输信息），支持数据速率高达 1Mbps。由于所有的节点接收全部发送信息，因此，信息不能够送达某个指定节点。但是， 在 CAN 总线的硬件部分提供了本地地址过滤，允许各个节点仅对所关心的信息进行相应的处 理。 CAN 总线传输数据长度可变（0～8 字节）的信息（帧），每帧都有一个惟一的标识（总 线上任何节点发送的信息帧，都具有不同的标识）。CAN 总线和 CPU 之间的接口电路通常包 括 CAN 控制器和收发器。由此构成的 CAN 网络具有以下特性： ● 2 线差分传输 ● 多主机 ● 单工或半双工 ● 速率可达 1Mbps ● 120Ω 终端匹配电阻 ● 标准化的硬件协议 在 1Mbps 速率下，CAN 总线距离接近 30m，而在 10kbps 时，距离可达 6km。由于所有的 错误检测、纠错、传输和接收等都是通过 CAN 控制器的硬件完成的，所以用户组建这样的 2 线网络，仅需要极少的软件开销。 1）标准和扩展 CAN 总线的关系 目前有两种 CAN 总线协议：CAN 1.0 和 CAN 2.0，其中 CAN2.0 有两种形式：A 和 B。CAN1.0 和 CAN2.0A 规定了 11 位标识，CAN2.0B 除了支持 11 位标识外，还能够接受扩展的 29 位标