第7章MCS51单片机的外部扩展技术(一)(徐进老师制作)资料.ppt

对应的C语言程序为： unsigned char i; i=0x18; PBYTE[0x04]= i； i=0x40; PBYTE[0x05]=i; i=0xc3; PBYTE[0x00]=i; 7.4 MCS-51单片机的串行扩展方法 串行通信是MCU与其他计算机设备通讯的重要手段之一，本节就介绍MCS-51自带的串行通讯扩展、I2C总线、SPI以及USB等串行通讯方式的扩展。 7.4.1 串行扩展的概述 1．串行扩展的特点 串行扩展的优点： （1） 最大程度发挥最小系统的资源功能。原来由并行扩展占用的P0口、 P2口资源，直接用于I/O口。 （2） 简化连接线路，缩小印板面积。 （3）扩展性好，可简化系统的设计。 串行扩展的缺点为数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但随着CPU芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片功能的增强，这些缺点将逐步淡化。 2．串行扩展方式分类 串行扩展方式可分为一线制、二线制、三线制、移位寄存器串行扩展、USB和CAN 6种。 （1）一线制 一线制的典型代表为Dallas公司推出的单总线（1-wire），用于便携式仪表和现场监控系统。1-wire 总线是利用一根线实现双向通信，由一个总线主节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合1-wire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括8位分类码、48位的序列号和8位CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻找依据这64位的不同来进行。单总线节省I/O引脚资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护。图7-50为单总线构成的分布式温度系统示意图。 图7-50 单总线构成的分布式温度系统示意图 （2）二线制 二线制的典型代表为philips公司推出的I2C总线（Intel Integrated Circuit BUS）。它用两根线实现数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。I2C总线是二线制，采用器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简单灵活的扩展方法。I2C总线简单，结构紧凑，易于实现模块化和标化。I2C总线传送速率主要标准S模式（100Kb/s）和快速F模式（400Kb/s） 两种。 具有I2C总线结构的器件，不论SRAM、E2PROM、ADC/DAC、I/O口或MCU，均可通过SDA、SCL连接（同名端相连）。无I2C总线结构的器，如LED/LCD显示器、键盘、码盘、打印机等也可通过具有I2C总线结构的I/O接口电路成为串行扩展器件。图7-51为I2C总线扩展示意图。 图7-51 I2C总线扩展示意图 （3）三线制 三线制（不包括片选线）主要有SPI和Micro wire /PLUS两种。图7-52为两种三线制串行扩展示意图。 图7-52 两种三线制串行扩展示意图 ① SPI（Serial peripheral Interface） SPI总线是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口。允许MCU与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围设备种类繁多：最简单的TTL移位寄存器到复杂的LCD显示驱动器、网络控制器等。 SPI总线是三线制，SPI的时钟线是SCK，数据线MOSI（主发从收）、MOSO（主收从发），主从器件的MOSI和MOSO是同名端相连。可直接与多种标准外围器件直接接口，在SPI从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用特别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用SPI设备也可以简化电路设计，省掉很多常规电路中的接口器件，从而提高了设计的可靠性。 ② Micro wire /PLUS Microware总线是由NS公司推出的串行外设接口，它是由数据输出（SO）线、数据输入（SI）线和时钟（SK）三线制组成。所有从器件的时钟线连接到同一根SK线上，主器件向SK线发送时钟脉冲信号，从器件在时钟信号的同步沿输出/输入数据。主器件的数据输出线SO和所有从器件的数据输入线相接，从器件的数据输出线都接到主器件的数据输入线SI上。 由于该两类器件无法通过数据传输线寻址，因此，必须由MCU I/O线单独寻址，连到扩展器件的片选端（若只扩展一片，可将扩展芯片接地）。 （4）MCS-51单片机的移位寄存器串行扩展 USB总线是Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司联合制定的一种计算机串行通信协议。 USB比较于其他传统接口的一个优势是即插即用的实现，即插即用（Plug-and-Play）也称为热插拔（Hot Plugging）。数据传输速度快，USB1.1接口的最高传输率可达12 Mb/s；USB2.0接口的最高传输率可达480 Mb/s。扩展方便，使用USB Hub扩展，可以连接127个USB设备，