- 相關(guān)推薦
MCU網(wǎng)絡(luò)接口方案的自由選擇
摘要：單片機（微控制器，MCU）的連通性正成為帶一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口MCU的附加標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹國外帶一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口MCU的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、芯片選擇、嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用情況。微控制器不再工作于隔離狀態(tài)，從工廠樓層到汽車內(nèi)部，到處都有分布計算駐留。帶雙以太網(wǎng)或CAN（控制局域網(wǎng)）總線接口的MCU是很有用的，而這還只是冰山一角。
當(dāng)今，有各種形式和大小的網(wǎng)絡(luò)。許多嵌入式系統(tǒng)已有多種網(wǎng)絡(luò)。隨著TCA（電信計算架構(gòu)）的新進展，其開關(guān)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（switch-fabric network）引人注意。它可以是以太網(wǎng)，使用了一對I2C(內(nèi)部集成電路)總線來支持IPM（綜合功率管理）控制器（IPMC），這是架構(gòu)管理支持的一部分。
今天，雖然獲得通信軟件相當(dāng)復(fù)雜，但是選擇一種與網(wǎng)絡(luò)匹配的MCU是相當(dāng)容易的。在多節(jié)點或多網(wǎng)絡(luò)中采用分區(qū)（或分塊）應(yīng)用，可以解決耐用性方面的問題。與分布處理器相比，聯(lián)網(wǎng)還能減少電纜需求，并允許系統(tǒng)由廉價的MCU陣列組成，從而代替一對高性能的處理器。
MCU網(wǎng)絡(luò)覆蓋了廣泛的嵌入式環(huán)境。以太網(wǎng)是最流行的網(wǎng)絡(luò)，特別是對因特網(wǎng)與局域網(wǎng)的連通。RS-232接口很流行，但它的速度慢，主要用來控制的裝置；而應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，則對接口的要求更高。對許多嵌入式設(shè)計問題。研發(fā)者可選一個或多個合適的網(wǎng)絡(luò)接口來解決。
1 網(wǎng)絡(luò)與外設(shè)
很多流行的網(wǎng)絡(luò)接口都是裝在MCU上的（見表1和表2所列）。串行接口很流行，它主要用于串行接口設(shè)備，但并不支持網(wǎng)絡(luò)。有些接口執(zhí)行SLIP（串行鏈路接口協(xié)議）或PPP（點對點協(xié)議），通過調(diào)制解調(diào)器（MODEM）與因特網(wǎng)連接。
表1 連接總線用在MCU網(wǎng)絡(luò)的情況
表2 網(wǎng)絡(luò)接口
接 口性能說明傳輸速度/距離架 構(gòu)協(xié) 議連線數(shù)以太10/100/1000BaseT局域網(wǎng)（LAN）10、100、1000Mb/s100以上多主機，CSMA/CDIPv4,IPv6,
TPP/IP4(Cat5)
光1394b火線LAN/外設(shè)網(wǎng)絡(luò)8002400Mb/s
100mUTP（未屏蔽雙絞線）多主機1394
TCP/IP6
光USB通用串行總線外設(shè)網(wǎng)絡(luò)12Mb/s sv1.1
480Mb/s sv2,0
25m主/從 星形
127個設(shè)備USB4SPI串行外設(shè)接口設(shè)備網(wǎng)絡(luò)1Mb/s
5m主/從-3加線地和片選I2C內(nèi)部集成電路設(shè)備網(wǎng)絡(luò)1000kb/s 標(biāo)準(zhǔn)
400kb/s 快速
3.4Mb/s 高速
10m主/從
多個主機-2加地線CAN控制域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)1Mb/s 40m
10kb/s 5000m主/從
多個主機CANopen1加地線
差分
光LIN局部互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)20kb/s
80m主/從
16個設(shè)備LIN
觸發(fā)時間1加地線1WireMaxim(專用)16kb/s
140kb/s
600m主/從1Wire1加地線
以太網(wǎng)是現(xiàn)在最通用的，其高速硬件很容易插入片上系統(tǒng)（SoC）。為把多種設(shè)備與因特網(wǎng)連接起來，增加以太網(wǎng)已變得很重要。
后來，USB（通用串行總線）在MCU中更多地出現(xiàn)。最初，是把MCU當(dāng)成一個USB外設(shè)來處理。支持USB的主機總是有用的，MCU被用作像鍵盤一樣帶有PC風(fēng)格的設(shè)備，而且與存儲設(shè)備和其它USB外設(shè)一起工作得非常好。USB在那些靠近主機的外部嵌入式網(wǎng)絡(luò)中變得更加重要。
正在慢慢嵌入MCU的接口有1394（高速總線接口）。這種情況可能隨著1394b的出現(xiàn)而變化，它強調(diào)是作為多媒體網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。
CAN總線是一種網(wǎng)絡(luò)接口，其流行的程序與以太網(wǎng)相同，尤其是當(dāng)它進入汽車和過程控制環(huán)境后，就更是這樣了。
2 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)
MCU更通用的是與CAN、LIN（局部互連網(wǎng)絡(luò)）、SPI（串行外設(shè)接口）、I2C和單線（1Wire）總線相連接。雖然這些接口的運行速度比以太網(wǎng)慢，但它們更容易實現(xiàn)。有些設(shè)備的主裝置，像單線協(xié)議，能完全用軟件實現(xiàn)，而以太網(wǎng)則很少有能這樣做的設(shè)備。
CAN已在汽車和過程控制工業(yè)中找到了自己的位置。它受到廣泛支持，并適合嵌入式應(yīng)用范圍，常用于LIN的分級網(wǎng)絡(luò)。
速度為20kb/s的LIN適合低性能網(wǎng)絡(luò)。雖然瞄準(zhǔn)的是汽車工業(yè)，但LIN可作為傳感器，方便地進入其它嵌入式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。CAN和LIN都有單線設(shè)計的優(yōu)點。作為大多數(shù)單線設(shè)計，對設(shè)備采取共地是有效的。
國家半導(dǎo)體和摩托羅拉公司開發(fā)了SPI，它使用主/從架構(gòu)方式，與從機的數(shù)據(jù)收集、整理系統(tǒng)鏈接在一起（daisy-chain together），如力所示。要實現(xiàn)串行外設(shè)接口是相當(dāng)簡單的，為保持靠近主機的SPI從機，使用單獨的芯片選擇。
I2C使用雙線時鐘總線，支持主/從和多架構(gòu)。從先進的TCA到電池的監(jiān)視。I2C已在廣泛
【MCU網(wǎng)絡(luò)接口方案的自由選擇】相關(guān)文章：
基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)無線傳輸實現(xiàn)接口03-19
RS232接口轉(zhuǎn)USB接口的通信方法03-25
嵌入式WEB傳感器的網(wǎng)絡(luò)化接口設(shè)計03-18
專用鍵盤接口芯片的一種CPLD實現(xiàn)方案03-18
增強并口EPP與DSP接口的設(shè)計增強并口EPP與DSP接口的設(shè)計03-18
DSP接口效率的分析與提高03-25
MSP430與液晶顯示器的串行接口方案03-18
HDMI接口的靜電放電保護03-07