①采用硬件UART進行異步串行通信。這是一種占用口線少,有效、可靠的通信方式;但遺憾的是許多小型單片機沒有硬件 UART,有些也只有1個UART,如果系統還要與上位機通信的話,硬件資源是不夠的。這種方法一般用于單片機有硬件UART且不需與外界進行串行通信或采用雙UART單片機的場合。
②采用片內SPI接口或I2C總線模塊串行通信形式。SPI/I2C接口具有硬件簡單、軟件編程容易等特點,但目前大多數單片機不具備硬件SPI/I2C模塊。
③利用軟件模擬SPI/I2C模式通信,這種方式很難模擬從機模式,通信雙方對每一位要做出響應,通信速率與軟件資源的開銷會形成一個很大的矛盾,處理不好會導致系統整體性能急劇下降。這種方法只能用于通信量極少的場合。
④口對口并行通信,利用單片機的口線直接相連,加上1~2條握手信號線。這種方式的特點是通信速度快,1次可以傳輸4位或8位,甚至更多,但需要占用大量的口線,而且數據傳遞是準同步的。在一個單片機向另一個單片機傳送1個字節以后,必須等到另一個單片機的接收響應信號后才能傳送下一個數據。一般用于一些硬件口線比較富裕的場合。
⑤利用雙口RAM作為緩沖器通信。這種方式的最大特點就是通信速度快,兩邊都可以直接用讀寫存儲器的指令直接操作;但這種方式需要大量的口線,而且雙口RAM的價格很高,一般只用于一些對速度有特殊要求的場合。
從上面幾種方案來看,各種方法對硬件都有很大的要求與限制,特別是難以在功能簡單的單片機上實現,因此尋求一種簡單、有效的,能在各種單片機之間通信的方法具有重要的意義。③、④方案中,雙方單片機要傳遞的每一位或每一個字節做出響應,通信數據量較大時會耗費大量的軟件資源,這在一些實時性要求高的地方是不允許的。
針對這一問題,假設在單片機之間增加1個數據緩沖器,大批數據先寫入緩沖區,然后再讓對方去取,各個單片機對數據緩沖器都是主控模式,這樣必然會大大提高通信效率。談到數據緩沖,我們馬上會想到并行RAM,但是并行RAM需要占用大量的口線(數據線+地址線+讀寫線+片選線+握手線),一般在16條以上。這是一個讓人望而生畏的數字,而且會大大增加PCB面積并給布線帶來一定的困難,極少有人采用這種方式。
串行接口的RAM在市場上很少見,不但難以買到而且價格很高。移位寄存器也可以做數據緩沖器,但目前容量最大的也只128位,因為是“先進先出”結構,所以不管傳遞數據多少,接收方必須移完整個寄存器,靈活性差而且大容量的移位寄存器也是少見難買的。一種被稱為“鐵電存儲器”芯片的出現,給我們帶來了解決方法。
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原文標題:不同類型單片機之間如何“搭訕”?
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