《单片机应用技术》第9章.ppt

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1、第9章串行扩展技术教学目的了解串行扩展的分类和特点。了解Microware、1-wire、USB和CAN总线。掌握I2C总线的原理。掌握SPI总线的原理。学习重点和难点I2C总线的软件模拟。SPI总线的软件模拟。第9章串行扩展技术9.1串行扩展概述9.2UART串行扩展接口9.3I2C串行扩展总线9.4SPI串行扩展接口本章小结习题9.1串行扩展概述9.1.1串行扩展的种类9.1.2串行扩展的特点9.1.1串行扩展的种类新一代单片机技术的显著特点之一就是串行扩展总线和接口的推出。常用的串行扩展总线和接口有I2C总线、SPI总线、Microware总线、1-wire总线和CAN总线等

2、。（1）UART串行扩展接口（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）UART通用异步收发器，既能同步又能异步通信的硬件电路称为UART。UART是用于控制计算机与串行设备的芯片，它提供了RS－232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS－232C接口的串行设备通信了。9.1.1串行扩展的种类（2）I2C（InterIntegratedCircuit）串行扩展总线I2C总线是Philip公司推出的芯片间串行传输总线。它用两根线实现了完善的全双工同步数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。（3）SPI

3、(SerialPeripheralInterface)串行扩展接口SPI总线是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口。允许MCU与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围设备种类繁多，从最简单的TTL移位寄存器到复杂的LCD显示驱动器、网络控制器等，可谓应有尽有。9.1.1串行扩展的种类（4）Microware串行扩展接口Microware总线是NS公司提出的串行同步双工通信接口，用于8位COP800系列单片机和16位HPC系列单片机。（5）单总线（1-wire）串行扩展总线1-wire总线是Dallas公司研制开发的一种协议，用于便携式仪表和现场监控系统。（6）USB（

4、UniversalSerialBUS）串行扩展总线USB总线是Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司联合制定的一种计算机串行通信协议。9.1.1串行扩展的种类（7）CAN（ControllerAreaNetwork）串行扩展总线CAN总线是德国Bosch公司最先提出的多主机局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备。9.1.2串行扩展的特点串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。与并行扩展总线相比

5、，串行扩展总线有电路结构简单，程序编写方便，易于实现用户系统软硬件的模块化、标准化等优点。常用串行扩展总线和接口的特点简要说明如下：（1）UART串行扩展接口UART接口是二线制，8051单片机的UART既能作通用异步接收和发送器，又能作同步移位寄存器。它可以实现8051单片机系统之间点对点的单机通信或多机通信，也可以实现扩展I/O口。9.1.2串行扩展的特点（2）I2C总线I2C总线是二线制，采用器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简单灵活的扩展方法。I2C总线简单，结构紧凑，易于实现模块化和标准化。（3）SPI串行扩展接口SPI

6、总线是三线制，可直接与多种标准外围器件直接接口，在SPI从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用特别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用SPI设备也可以简化电路设计，省掉很多常规电路中的接口器件，从而提高了设计的可靠性。9.1.2串行扩展的特点（4）Microware串行扩展接口Microware总线是三线制，由一根数据输出（SO）线、一根数据输入（SI）线和一根时钟（SK）线组成。所有从器件的时钟线连接到同一根SK线上，主器件向SK线发送时钟脉冲信号，从器件在时钟信号的同步沿输出/输入数据。主器件的数据输出线SO和所有从器件的数据输入线相接，从器件的数据输出线都接到主器件

7、的数据输入线SI上。（5）1-wire总线1-wire总线是利用一根线实现双向通信，由一个总线主节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合1-wire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括8位分类码、48位的序列号和8位CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻找依据这64位的不同来进行。单总线节省I/O引脚资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护。9.1.2串行扩展的特点（6）USB串行扩展接口USB比较于其他传统接口的一个优势是即插