一直以來,單片機沒有自己的專門的總線標準,通常是由著名廠家推出自己產品時配套設計的。如mc s-51系列單片機就設計有完善的三總線結構(地址總線ab,數(shù)據(jù)總線db,控制總線cb),要構成不同的單片機應用系統(tǒng)是方便的。雖然,單片機可以歸結為工控機的一種,而工控機的成熟主流總線是std總線,但單片機卻沒有完全執(zhí)行std總線標(ieee961),而以控制總線差別較大。
這里只論及完全根據(jù)單片機的特點,按照控制系統(tǒng)網(wǎng)絡及多機系統(tǒng)的需要而設計的串行接口總線。有了此總線,多個單片機就能以一定的拓樸結構組成多種系統(tǒng),彌補了在網(wǎng)絡控制方面的不足。
單片機應用系統(tǒng)涉及多種多樣的外部設備或系統(tǒng)的互連和通信,有必要在單片機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,結構簡單,安裝調整方便。在傳送速度不太高的場合,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單;4)可利用軟件庫進行安裝,減少軟件開發(fā)時間;5)取消外部接口電路,外部接線少,體積小,可靠,價廉。目前已生產出多種產品,但仍未有正式批準的國際標準。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。另一為串行時鐘總線。線上設備可用軟件尋址,且可自動沖突仲裁 。標準傳送速率100kbit/s,最大400kbit/s.適于非高速系統(tǒng)。
·bit總線。這是intel開發(fā)的一種分布式機間通信的串行總線。通過rupi-44系列的串行接口單元,可實現(xiàn)點對點、多點主從、環(huán)形網(wǎng)三種鏈路結構的通信。外同步速率2.4mb/s(點對點,多點),1.0mb/s(環(huán)形網(wǎng))。
·microwire總線。這是國家半導體開發(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,三為時鐘線。線上只有一臺機為主機,其余為從機。microwire/plus是增強型。各型號功能各異。
·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,一條串行時鐘線)通過spi的互連可構成各種應用系統(tǒng)。sci為異步通信接口。
·vesa總線(video electronics standardassociation)。由視頻電子標準協(xié)會等多家公司聯(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)線可擴至64位。數(shù)據(jù)傳輸率132mb/s。適于多媒體場合。
·can總線(controller area network)。這是一種單片機外部串行總線。采用多元競爭式結構。按設定仲裁字的方式進行總線仲裁。是網(wǎng)絡系統(tǒng)的一種重要總線型式。
此外,還有signetics公司的芯片內部的ddb總線等。
1995年末,世界上最新開發(fā)的intel公司的總線產品compact pci被介紹給我國的工控〔7〕 〔8〕,而該類產品在我國目前仍處于初創(chuàng)研發(fā)階段。作為歸結為工控機類的單片機,如何徹底解決設備共享問題 ,從而加入現(xiàn)場控制系統(tǒng)(fcs)中,一直是工控界關注的問題。