一直以來,單片機(jī)沒有自己的專門的總線標(biāo)準(zhǔn),通常是由著名廠家推出自己產(chǎn)品時(shí)配套設(shè)計(jì)的。如mc s-51系列單片機(jī)就設(shè)計(jì)有完善的三總線結(jié)構(gòu)(地址總線ab,數(shù)據(jù)總線db,控制總線cb),要構(gòu)成不同的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是方便的。雖然,單片機(jī)可以歸結(jié)為工控機(jī)的一種,而工控機(jī)的成熟主流總線是std總線,但單片機(jī)卻沒有完全執(zhí)行std總線標(biāo)(ieee961),而以控制總線差別較大。
這里只論及完全根據(jù)單片機(jī)的特點(diǎn),按照控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及多機(jī)系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)的串行接口總線。有了此總線,多個(gè)單片機(jī)就能以一定的拓樸結(jié)構(gòu)組成多種系統(tǒng),彌補(bǔ)了在網(wǎng)絡(luò)控制方面的不足。
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)涉及多種多樣的外部設(shè)備或系統(tǒng)的互連和通信,有必要在單片機(jī)與外部芯片間插入有通信功能的接口。這樣做的好處是:1)串行總線連線少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝調(diào)整方便。在傳送速度不太高的場(chǎng)合,串行總線是可取的;2)總線接口部分已集成到芯片中,系統(tǒng)可以按功能模塊直接聯(lián)接;3)故障診斷排除十分簡(jiǎn)單;4)可利用軟件庫進(jìn)行安裝,減少軟件開發(fā)時(shí)間;5)取消外部接口電路,外部接線少,體積小,可靠,價(jià)廉。目前已生產(chǎn)出多種產(chǎn)品,但仍未有正式批準(zhǔn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。常見的有以下幾種總線〔5〕〔6〕:
·iic總線(inter-integrated circuit)。這是philips開發(fā)的一種內(nèi)部雙向二線串行總線。一為串行數(shù)據(jù)總線。另一為串行時(shí)鐘總線。線上設(shè)備可用軟件尋址,且可自動(dòng)沖突仲裁 。標(biāo)準(zhǔn)傳送速率100kbit/s,最大400kbit/s.適于非高速系統(tǒng)。
·bit總線。這是intel開發(fā)的一種分布式機(jī)間通信的串行總線。通過rupi-44系列的串行接口單元,可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)主從、環(huán)形網(wǎng)三種鏈路結(jié)構(gòu)的通信。外同步速率2.4mb/s(點(diǎn)對(duì)點(diǎn),多點(diǎn)),1.0mb/s(環(huán)形網(wǎng))。
·microwire總線。這是國(guó)家半導(dǎo)體開發(fā)的一種三線串行接口總線。一為數(shù)據(jù)輸出線,二為數(shù)據(jù)輸入線,三為時(shí)鐘線。線上只有一臺(tái)機(jī)為主機(jī),其余為從機(jī)。microwire/plus是增強(qiáng)型。各型號(hào)功能各異。
·spi/sci總線(串行輸入接口/串行通信口)。由motorola開發(fā)。spi為并行同步總線(兩條串行數(shù)據(jù)線,一條串行時(shí)鐘線)通過spi的互連可構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。sci為異步通信接口。
·vesa總線(video electronics standardassociation)。由視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)等多家公司聯(lián)合推出的全開放模塊式的局部總線。又稱vesalocal總線,簡(jiǎn)稱vl。此總線支持高速視頻處理,總線寬32位,數(shù)據(jù)線可擴(kuò)至64位。數(shù)據(jù)傳輸率132mb/s。適于多媒體場(chǎng)合。
·can總線(controller area network)。這是一種單片機(jī)外部串行總線。采用多元競(jìng)爭(zhēng)式結(jié)構(gòu)。按設(shè)定仲裁字的方式進(jìn)行總線仲裁。是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一種重要總線型式。
此外,還有signetics公司的芯片內(nèi)部的ddb總線等。
1995年末,世界上最新開發(fā)的intel公司的總線產(chǎn)品compact pci被介紹給我國(guó)的工控〔7〕 〔8〕,而該類產(chǎn)品在我國(guó)目前仍處于初創(chuàng)研發(fā)階段。作為歸結(jié)為工控機(jī)類的單片機(jī),如何徹底解決設(shè)備共享問題 ,從而加入現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)(fcs)中,一直是工控界關(guān)注的問題。