嵌入式應(yīng)用中的互連技術(shù)應(yīng)用

連接外圍器件似乎是設(shè)計(jì)工程師必須面對(duì)的處理過程。在很多情況下，串行網(wǎng)絡(luò)具有足夠的性能來完成該工作并最小化器件間的連接。這對(duì)于器件間距離大于數(shù)厘米的情況非常重要。

　　目前已有多種方案可用。而許多其它的方案可以從現(xiàn)場(chǎng)總線、具有專利的接口和專用串行接口中選擇。它們之間常常會(huì)有直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，但是大部分方案都有其利基市場(chǎng)。

　　通常，一個(gè)串行互連包含的電線數(shù)目不會(huì)超過6根，其中可能包括電源線和地線(不過情況可能會(huì)有變化)。例如，像美信公司1-Wire這樣的器件需要連接地線。這也是一個(gè)互連的多種參考設(shè)計(jì)在計(jì)算電線數(shù)目時(shí)沒有將電源線計(jì)算在內(nèi)的原因。

　　目前存在很多不同的架構(gòu)和協(xié)議，對(duì)于單主機(jī)和多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言也存在這種情況。以太網(wǎng)、PCI Express和Serial RapidIO(SRIO)等諸多架構(gòu)都需要一個(gè)交換結(jié)構(gòu)。

　　當(dāng)處理串行網(wǎng)絡(luò)的集成接口時(shí)，性能和簡(jiǎn)易性往往都是問題。8位或性能更強(qiáng)微控制器必須支持I2C、串行外設(shè)接口(SPI)、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)和1-Wire接口。而多功能串行端口通?？芍С稚鲜鼋涌谝约邦愃芌S-485的標(biāo)準(zhǔn)串行接口(雖然RS-485和CAN一般都需要采用外部收發(fā)芯片)。

　　大部分其它接口采用標(biāo)準(zhǔn)微控制器輸出，并允許器件之間的直接連接。由NXP公司推出的I2C通信鏈路是可提供這類支持(圖1)的一種雙線解決方案。它不包含任何錯(cuò)誤檢查功能，但支持多主機(jī)操作。

　　圖1：一個(gè)I2C主器件提供時(shí)鐘和初始地址。根據(jù)主器件R/W位的值決定是由主器件還是從器件傳送數(shù)據(jù)，基于每字節(jié)來識(shí)別數(shù)據(jù)傳送。最高有效位(MSB)位是最先被傳送的位。

　　數(shù)據(jù)包包括一個(gè)用來指示主器件或從器件是否發(fā)送數(shù)據(jù)的地址和方向位。此外，I2C屬于PMBus、SMBus和智能平臺(tái)管理接口(IPMI)等功率管理和系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)的一部分，以上標(biāo)準(zhǔn)可利用I2C的多主機(jī)模式。而且I2C沒有版稅問題。

　　I2C的主要對(duì)手是SPI(圖2)。作為一種主/從器件的互連接口，SPI通常用于將外圍芯片連接到主處理器上，其芯片選擇架構(gòu)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單。SPI可提供比I2C更快的傳輸速率，但需要以采用更多電線為代價(jià)。在硬件端，僅需一個(gè)移位寄存器和一些邏輯門就可以實(shí)現(xiàn)。此外，SPI還可提供一個(gè)相對(duì)于I2C的基址寄存器尋址方式而言非常低級(jí)的接口。

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