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单片机之间的通信方式整理

2017-6-7 00:54


①采用硬件UART进行异步串行通信。这是一种占用口线少,有效、可靠的通信方式;但遗憾的是许多小型单片机没有硬件 UART,有些也只有1个UART,如果系统还要与上位机通信的话,硬件资源是不够的。这种方法一般用于单片机有应件UART且不需与外界进行串行通信或采用双UART单片机的场合。

②采用片内SPI接口或2C总线模块串行通信形式。SPI/I2C接口具有硬件简单、软件编程容易等特点,但目前大多数单片机不具备硬件SPI/I2C模块。

③利用软件模拟SPI/I2C模式通信,这种方式很难模拟从机模式,通信双方对每一位要做出响应,通信速率与软件资源的开销会形成一个很大的矛盾,处理不好会导致系统整体性能急剧下降。这种方法只能用于通信量极少的场合。

④口对口并行通信,利用单片机的口线直接相连,加上1~2条握手信号线。这种方式的特点是通信速度快,1次可以传输4位或8位,甚至更多,但需要占用大量的口线,而且数据传递是准同步的。在一个单片机向另一个单片机传送1个字节以后,必须等到另一个单片机的接收响应信号后才能传送下一个数据。一般用于一些硬件口线比较富余的场合。

⑤利用双口RAM作为缓冲器通信。这种方式的最大特点就是通信速度快,两边都可以直接用读写存储器的指令直接操作;但这种方式需要大量的口线,而且双口RAM的价格很高,一般只用于一些对速度有特殊要求的场合。

从上面几种方案来看,各种方法对硬件都有很大的要求与限制,特别是难以在功能简单的单片机上实现,因此寻求一种简单、有效的,能在各种单片机之间通信的方法具有重要的意义。③、④方案中,双方单片机要传递的每一位或每一个字节做出响应,通信数据量较大时会耗费大量的软件资源,这在一些实时性要求高的地方是不允许的。针对这一问题,假设在单片机之间增加1个数据缓冲器,大批数据先写入缓冲区,然后再让对方去取,各个单片机对数据缓冲器都是主控模式,这样必然会大大提高通信效率。谈到数据缓冲,我们马上会想到并行RAM,但是并行RAM需要占用大量的口线(数据线+地址线+读写线+片选线+握手线),一般在16条以上。这是一个让人望而生畏的数字,而且会大大增加PCB面积并给布线带来一定的困难,极少有人采用这种方式。串行接口的RAM在市场上很少见,不但难以买到而且价格很高。移位寄存器也可以做数据缓冲器,但目前容量最大的也只128位,因为是“先进先出”结构,所以不管传递数据多少,接收方必须移完整个寄存器,灵活性差而且大容量的移位寄存器也是少见难买的。一种被称为“铁电存储器”芯片的出现,给我们带来了解决方法。

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