任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。 微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为 在计算机系统中,总线是连接各个硬件组件的关键部分,使得数据、指令和控制信号能够高效地在系统内部传输。本文将重点介绍几种常见的接口/总线/驱动中的总线技术,包括CAN、USART、SPI和SCI。 1. **CAN总线**: 控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN)总线是一种专门设计用于汽车电子系统中的串行通信协议,但现在也被广泛应用在工业自动化、医疗设备和物联网设备中。CAN总线的最大特点是其高度的可靠性和错误检测能力,适合在噪声环境恶劣的环境中传输数据。它使用两线制差分信号,可以实现远距离传输,且具有优先级仲裁机制,确保了重要消息的及时发送。 2. **USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter)**: 通用同步/异步收发传输器是一种广泛用于微控制器的串行通信接口。它可以工作在同步模式,此时数据传输速度较高,也可以工作在异步模式,适应各种不同的通信需求。USART通常用于与其他设备进行全双工通信,提供灵活性和高数据传输速率。 3. **SPI(Serial Peripheral Interface)**: SPI总线是由摩托罗拉公司开发的一种同步串行接口,常用于微控制器与外部设备如传感器、存储器等之间的通信。SPI总线通常包括四个信号线:主设备输入/从设备输出(MISO)、主设备输出/从设备输入(MOSI)、串行时钟(SCLK)和从设备选择(SS)。SPI支持多主设备和多从设备配置,允许高速、低延迟的数据传输。 4. **SCI(Serial Communication Interface)**: SCI也称为UART(通用异步接收/发送器),是由摩托罗拉公司提出的一种串行通信接口,类似于MCS-51系列微控制器中的串行通信功能。它通常用于设备间的异步通信,例如PC和调制解调器之间的通信。SCI支持简单的串行数据传输,具有可配置的波特率和数据格式,适用于低速通信场景。 除了这些接口,还有其他类型的总线技术,如内部总线中的I2C、ISA、EISA、VESA等,以及系统总线,它们各自在不同的应用场景下发挥着重要作用。 - **I2C总线**: I2C是由飞利浦公司设计的两线制接口,用于连接微控制器和外围设备,如传感器、存储器等。它的设计目的是减少硬件引脚数,简化系统设计,支持多主/从设备架构。 - **ISA总线**: ISA总线是IBM PC/AT机的标准,最初为8/16位数据总线设计,后来逐渐被更先进的扩展ISA(EISA)和PCI总线取代,但仍在一些老旧的系统中使用。 - **EISA总线**: EISA总线是对ISA总线的增强,增加了信号线数量,以支持更高的数据传输速率和更多的扩展插槽。 - **VESA总线**: VESA总线主要用于图形适配器,由视频电子标准协会制定,旨在提供更高的图形性能,支持更高的显示分辨率和刷新率。 总结来说,不同的总线技术各有特点,适应不同的系统需求。CAN适合实时性和可靠性要求高的场合,USART和SPI适用于高速通信,SCI则适用于简单的串行通信,而I2C、ISA、EISA和VESA则在特定的历史背景下满足了系统扩展和接口集成的需求。了解和掌握这些总线技术对于理解和设计嵌入式系统至关重要。
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