串口通信(Serial Communications)的概念非常簡(jiǎn)單,串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí),規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過(guò)20米,并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米;而對(duì)于串口而言,長(zhǎng)度可達(dá)1200米。
光纖收發(fā)器一般被分為兩種,一種是將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元,通常稱為光電轉(zhuǎn)換器;另一種是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后,再轉(zhuǎn)換為另一種光信號(hào),也被稱為光纖轉(zhuǎn)換中繼器。
SPI 是英語(yǔ)Serial Peripheral interface的縮寫,顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola(摩托羅拉)首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI是一種單主機(jī)、高速的,全雙工,同步的通信總線,并且在芯片的管腳上只占用四根線,節(jié)約了芯片的管腳,同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間,提供方便,主要應(yīng)用在 EEPROM,F(xiàn)LASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。
CAN總線和485總線都是常見(jiàn)的串行通信協(xié)議,它們?cè)诠I(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文將從物理層、數(shù)據(jù)傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信速率和應(yīng)用范圍等方面比較CAN總線和485總線的區(qū)別。
RS485,一種串行通信接口,采用差分信號(hào)負(fù)邏輯,+2V~+6V表示“0",- 6V~- 2V表示“1"。截止到目前為止,被廣泛應(yīng)用的串行通信接口有RS-232、RS-485/422等。
基于ARM的芯片多數(shù)為復(fù)雜的片上系統(tǒng)。這種復(fù)雜系統(tǒng)里的多數(shù)硬件模塊都是可配置的。需要由軟件來(lái)設(shè)置其需要的工作狀態(tài)。因此在用戶的應(yīng)用程序之前,需要由專門的一段代碼來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的初始化。由于這類代碼直接面對(duì)處理器內(nèi)核和硬件控制器進(jìn)行編程,一般都是用匯編語(yǔ)言。
CAN總線是一種串行通信協(xié)議,能有效的支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制 應(yīng)用范圍十分廣泛,從高速網(wǎng)絡(luò)到低價(jià)位的多路接線都可以使用CAN,主要運(yùn)用于汽車電子航天等行業(yè),使用CAN連接發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元等汽車部件,CAN總線具有可靠,實(shí)時(shí)以及靈活的特性.
CAN收發(fā)器主要分為驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器。TX引腳接收MCU的信號(hào)然后給驅(qū)動(dòng)器到CANH,CANL引腳,CANH,CANL接收差分信號(hào)至接收器到RX引腳到MCU。
ARM 處理器是一款成本不高且耗能低的微處理器,同時(shí)支持 ARM 和 Thumb兩種指令集,前者為 32bit,后者是 16bit;擁有多種寄存器,能夠高效、準(zhǔn)確的處理其中大部分?jǐn)?shù)據(jù)信息;ARM 微處理器的多種尋址方式讓系統(tǒng)程序在運(yùn)行時(shí)變得更加靈活高效。自 ARM 微處理器被提出和推廣以來(lái),出現(xiàn)了多種不同版本、不同內(nèi)核以及應(yīng)用在不同場(chǎng)景下的系列,分別有這幾種:ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11、SecurCore、Cortex 系列[34]等,版本不同,其內(nèi)核和架構(gòu)也存在差異。
從移動(dòng)端到PC端、服務(wù)器端再到汽車端、IoT端,ARM架構(gòu)正在逐步走向一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)。預(yù)計(jì)到2035年,將有超過(guò)1萬(wàn)億臺(tái)智能電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián),從各種傳感器、門禁卡、手機(jī)、家電、汽車,到工業(yè)機(jī)械、通信基站、數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)器,基于Arm架構(gòu)的芯片無(wú)處不在。
AVR與傳統(tǒng)類型的單片機(jī)相比,除了必須能實(shí)現(xiàn)原來(lái)的一些基本的功能,其在結(jié)構(gòu)體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。 但使用更好的器件只是為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)好的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個(gè)好的基礎(chǔ)和可能性,如果還采用和沿襲以前傳統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)思想和方法的話,是不能用好AVR的,甚至也不能真正的了解AVR的特點(diǎn)和長(zhǎng)處。 功能越好的器件,需要具備更高技術(shù)和能力的人來(lái)使用和駕馭它。AVR與傳統(tǒng)類型的單片機(jī)相比,除了必須能實(shí)現(xiàn)原來(lái)的一些基本的功能,其在結(jié)構(gòu)體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。
PIC單片機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),第一,哈佛總線結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)上這一系列的單片機(jī)不僅僅沿用了哈佛體系結(jié)構(gòu),更嘗試了使用哈佛 總線結(jié)構(gòu),這為其在流水作業(yè)中各項(xiàng)指令可以更好地執(zhí)行提供了技術(shù)保障;第二,在尋址方式上,其他類型的單片機(jī)尋址方式往往在五種以上,這樣的優(yōu)勢(shì)就是尋找操作數(shù)更加方便;第三,在代碼壓縮率上,PIC系列單片機(jī)能夠存放的指令多達(dá)一千余條,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他類型的單片機(jī).在節(jié)省程序存儲(chǔ)空間上,優(yōu)勢(shì)更加明顯,PIC單片機(jī)在引腳上更少,功能更為強(qiáng)大。在步進(jìn)電機(jī)中其控制器設(shè)計(jì)在下面進(jìn)行介紹:
AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32個(gè)寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz),克服了瓶頸現(xiàn)象,增強(qiáng)了功能;同時(shí)又減少了對(duì)外設(shè)管理的開(kāi)銷,相對(duì)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu),降低了成本。故AVR單片機(jī)在軟/硬件開(kāi)銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡,是高性價(jià)比的單片機(jī)。
AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU)精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)??梢詮V泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。AVR單片機(jī)是Atmel公司1997年推出的 RISC 單片機(jī)。RISC(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))是相對(duì)于CISC(復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))而言的。RISC 并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令,而是通過(guò)使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理而提高運(yùn)算速度的。
在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,為保證系統(tǒng)中單片機(jī)能夠工作穩(wěn)定可靠,復(fù)位電路是必不可少的環(huán)節(jié)。單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。目前單片機(jī)廣泛應(yīng)用在機(jī)電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)方面。目前市場(chǎng)上比較流行的單片機(jī)是Intel公司的MCS51系列和MCS96系列單片機(jī)、Motorola公司的M6800系列單片機(jī)。無(wú)論使用何種單片機(jī),復(fù)位電路的都是非常重要的,單片機(jī)復(fù)位電路的可靠性直接決定了整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。