我们将简要介绍七个串行接口：SIO、UART、SSP（SPI）、I2C、CAN、USB和EtherMAC。虽然每个接口都有几个不同的操作模式，但我们只介绍一个典型的模式。

1. SIO（串行输入输出）

最基本的串行接口是SIO，它由一个主器件和一个从器件通过一条数据线和一条时钟线采用一对一的方式连接组成。主器件把传输时钟提供给从器件。

接口将被其控制电路中的寄存器指定为主从器件。在数据传输之前，应该设置另一个寄存器以确定哪一个成为发射器或接收器。

如果数据集为8位，则发出8个时钟来同步传输数据。主器件的指令随时钟信号传输至从器件。这就是说，当主器件向从器件发送或接收数据时，主器件将通过发出时钟来启动传输请求。由于数据传输方向是预先定义的，因此主器件将在必要时向从器件发出时钟，并执行与从器件之间的数据发送或接收，与时钟同步。

数据通常是8位串行数据。可以在数据末尾添加一个奇偶校验位，这将使得长度总共为9位。在这种情况下，从器件接口必须在接收串行数据之前已经知道串行数据有一个奇偶校验位。

2. UART（通用异步收发器）

UART是异步串行接口，两个接口之间没有时钟信号。因此在UART中，主从器件的定义没有意义。

虽然消除时钟信号的目的是防止噪声问题，但这将造成另一个问题。如前所述，来自主器件的命令将通过SIO中的时钟信号发送到从器件。但是由于UART没有任何时钟信号，UART接口无法接受任何命令。因此，接收器必须等待数据到达，然后随时正确接收数据。

为了使接收器能够识别传输数据的开始和结束，发射器应对传输数据的开始或结束数据设置一些指示。起始位是数据“0”，停止（结束）位是数据“1”，它们分别添加在传输数据之前和之后。

在数据传输之前，发射器或接收器的分配已经完成。如果数据线变为“0”（数据线通常为“1”），则接收器会识别到发射器将要发送数据并准备开始接收传输数据。在数据传输过程中，由于没有时钟信号，很难理解一个位的时间间隔有多长。如果发射器发送了两个“0”（“00”），则接收器不可能在发射器和接收器之间没有任何约定的情况下识别出传输数据只是一个“0”或“00”。

关于该约定的典型例子是，接收器用频率比发射器中的发送时钟快16倍的时钟接收数据，该发射器应在数据传输之前预先定义。一旦接收器检测到起始位，它将每隔16个时钟捕获一次数据。

在UART和SIO中都可以添加奇偶校验位。

UART中可能有两个以上的接口。在这种情况下，只有一个接口能分配为主器件，其它接口作为从器件。接收器将应答返回给发射器，使得对接功能可在UART上工作。

3. SSP（SPI）（同步串行端口（串行外围接口））

SSP是同步串行接口的总称，是指包括SPI在内的几种不同的数据传输方法。

SPI有一个主器件和多个从器件，这就是说SPI具有星型结构。所有接口共享两条数据线。其中一条是主器件发送数据线（SPDO），另一条是主器件接收数据线（SPDI）。通过使用这两条数据线，SPI可以方便地控制从器件接口，同时可轻松地增加从器件接口的数量，因为数据线上不会发生数据冲突。一条时钟线（SPCLK）将由主器件和所有从器件以及数据线共享。主器件具有选择线路（SPFSSn）来访问其中一个从器件以便与主器件进行通信。一条选择线路连接到一个从器件，因此主器件的选择线路数量与从器件的相同。

4. I2C（内部集成电路）

即使网络中存在多个从器件，在I2C中也只需要两条线路，即一条数据线和一条时钟线。I2C还允许多个主器件结构（可以分配多个主器件）。在每个接口控制电路中设置一个寄存器，可以完成主从器件的分配。I2C是同步接口。

设计I2C数据线和时钟线以实现多个主器件结构。所有接口的输出只有“0”或高阻状态，数据和时钟的高电平由线路上的上拉元件（“线与”结构）提供。每个接口的输出缓冲区只有NMOS晶体管，没有PMOS晶体管。必要时，这些晶体管变为“导通”，接口的输出将为“0”。如果这些NMOS晶体管变为“关断”，则接口的输出变为高阻状态。由于上拉元件连接到每条线路，如果连接到信号线的接口的所有输出变成高Z状态，则该线路被上拉直至VDD并变成“1”。这是“线与”结构。

在“线与”连接中，数据“0”比数据“1”强。也就是说，如果两个接口分别输出“0”和“1”（高阻状态），则该线路的数据变为“0”。该强度优先级实现了对于防止多个主器件系统中发生数据冲突的仲裁方式。考虑两个主器件同时向数据线输出数据的情况，如果其中一个数据为“0”，另一个数据为“1”，则后一个接口将立即知道其它输出为“0”，并根据自己的判断立即停止线路访问。结果是前一个接口将保留使用线路的优先级，后一个接口将在知道前一个接口的数据传输结束后恢复数据传输。这种仲裁方式使得多个主器件系统成为可能。

5. CAN（控制器区域网络）

CAN是一种主要用于汽车内部通信的网络。CAN的结构致力于抗噪声。它采用差分数据线结构，不需要任何时钟线。所以CAN是异步接口，尽管CAN仅由与I2C一样的两条信号线构成。

双数据线即所谓的CAN.H和CAN.L。两个数据信号之间的电压差表示数据；较高电压的CAN.H和较低电压的CAN.L定义数据“0”，而这些信号的相同电压电平定义数据“1”。这些定义实现了高的抗噪性，因为噪声将以相同的方式同时影响两条线路。

CAN接口有一种特殊的同步方式，不需要任何时钟，主从器件之间没有区别。因此，信号线上存在数据冲突的可能性，所以每个接口应设置优先级。接口之间的同步按以下方式进行。首先，发射器将在发送数据之前传输起始位“0”。因为到目前为止，信号线上的数据一直是“1”，所以其它接口将检测到这个“0”数据，并将它们自己的时钟同步到数据“0”的边缘。当接收到传输的数据时，接收器将其时钟定时调整到数据“0”的任意边缘。当数据“1”继续时，这个方法将出现问题，因为数据“1”在CAN.H或CAN.L上没有边缘。连续的数据序列“1”无边缘，并且接收器可能与发射器失去同步。其解决方案是采用“位填充”技术，这种情况下，在五个连续的“1”数据之后插入一个数据“0”，这仅用于发射器的同步。接收器将使用数据“0”来同步其时钟，并将其从接收的数据中消除。

如前所述，应对每个接口设置优先级，以防止数据冲突。为此，每个CAN接口都有标识符（11位）。标识符可用于确定每个接口传输数据的优先级，以防止数据冲突。

实际上，当数据“0”和数据“1”从不同的接口输出到数据线时，数据“0”在CAN中的传输类似于在I2C中的传输。在起始位之后和传输数据之前，发射器将传输其自己的标识符。当两个接口同时发送它们的标识符时，其中一个接口将取得优先级，输出“0”，另一个输出“1”。前一个接口可以占用数据线，在另一个接口之前完成发送。

6. USB 2.0（通用串行总线2.0）

USB 2.0是一种非常流行的串行接口，特别是对于个人电脑而言。众所周知，USB 2.0被广泛应用于各种应用，比如键盘、鼠标、打印机、闪存、硬盘、扬声器等接口。

USB 2.0有三种速度等级，分别是低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。
USB接口采用分层结构。在USB中，主器件称为“主机”，从器件称为“设备”。USB 2.0是一个星型网络，其中一个“主机”控制着许多“设备”。例如，PC是主机，设备可以是通过USB电缆连接到PC的任何设备，比如键盘、鼠标等。

USB的显著特点是即插即用。连接或卸下USB设备时，不必关闭电脑。这就是USB变得如此流行的原因之一。

为了使USB设备能够很容易地连接到网络或从网络中移除，USB主机必须做一些工作。当USB设备连接到网络时，该设备会向主机发送请求。接收来自设备的请求后，主机开始获取设备的信息，选择最合适的驱动器，并为设备分配地址。主机的这个操作称为枚举。枚举成功后，主机可以正确访问设备。

主机可控制的设备和集线器的最大数量为127。如果集线器插入网络，则串联连接的集线器数量必须小于或等于5。

USB 2.0电缆有4根导线：VDD、GND、信号D+和信号D-。对于一个传输数据，信号D+和D-彼此取互补值。如果D+为高电平，D-为低电平，则数据被称为“差分1”。如果D＋为低电平，D-为高电平，则数据被称为“差分0”。

但在USB 2.0网络的实际数据传输中，“差分1”和“差分0”并不一定分别意味着数据“1”和数据“0”。USB的数据格式为NRZI（反向不归零）。当一个时钟间隔内没有变化时，此格式将定义数据“1”，当发生从高到低或从低到高的变化时，则定义数据“0”。

USB 2.0没有任何时钟线，所以它是异步接口。所以主机和驱动器必须像在CAN中一样进行相互同步。传输8位SYNC码，使接收器与发射器以USB全速同步。

数据传输时，在USB 2.0中连续传输6次数据“1”后，完成数据“0”的位填充，因为只有数据“1s”连续传输时，NRZI格式中无信号边缘出现。

7. EtherMAC（以太网媒体访问控制）

EtherMAC是以太网接口的一部分。由于以太网的接口结构非常复杂，所以不容易闸释完全的以太网功能。我们只对以太网进行简要说明，提供到目前为止所述的与其它串行接口的差异概述。

以太网的“以太”来自一种叫做“以太”的介质，它是一种物理学定义，曾经被认为可以填满所有的空间。“以太”的存在最终被否定了，但由于“以太”被认为是无处不在的，所以它成为了网络命名的起源。

以太网主要分为四层，即物理层、数据链路层、网络层和上层。EtherMAC处理最低的两层：物理层和数据链路层。

以太网电缆由四根信号线组成。两条绞合线用于输出数据，另两条绞合线用于输入数据。这种电缆即使没有电屏蔽层也有很好的抗噪性（非屏蔽双绞线：UTP）。由于没有时钟线，因此以太网是一个异步接口。

为了理解以太网的概念，我们先介绍一下10Base-T，尽管100Base-TX是当今最流行的版本，但10Base-T是基本的，且比100Base-TX简单得多。10Base-T是一个使用双绞线的接口，具有10Mbps传输速率和基带格式。信号传输采用曼彻斯特代码格式。在曼彻斯特代码中，数据“1”和“0”分别定义为上升转换和下降转换。

以太网没有任何时钟线。接收器和发射器必须彼此同步，与CAN和USB2.0接口中一样。但即使相同的数据连续重复，也不需要位填充，因为数据“1”和数据“0”中都有信号转换。发射器发送数据前的56位连续脉冲，仅用于使接收器与发射器同步。

以太网没有USB 2.0中所必不可少的主机和设备关系等层次结构。当接口的一个单元想要输出数据时，该线路必须是空闲的。如果另一个单元占用线路，该单元必须等待。即使该单元已确保线路可用并开始发送数据，但如果另一个单元也开始同时发送数据，则会发生冲突。一旦发生冲突，所有单元将停止发送数据，并等待线路空闲。当一个单元尝试开始发送时，可能会再次发生另一个冲突，因为其它单元也尝试开始发送。为了防止这种永久性的冲突，以太网有一个防止冲突的对策。当发生冲突时，发射器的等待时间由随机数决定。这对发生冲突的单元有效。但是当先前的一个单元开始再次发送数据时，新单元可能会发生冲突。一个单元最多可以发送16次相同的数据。

对于无主从器件关系的系统分担通信责任而言，这是最佳的仲裁方式之一。

在PCB设计中，电磁兼容性(EMC)异常重要，关系到整个项目的成败，稍早前本加油站发表了两篇相关文章，对这个问题所涉及到的方方面面，做了一个全面的梳理：

1. Flash 存储器

（1）Flash 存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分为 NOR Flash 和 NAND Flash 两种。

（2） Flash 存储器的特点：

A、 区块结构：在物理上分成若干个区块，区块之间相互独立。

B、 先擦后写：Flash 的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

C、 操作指令：执行写操作，它必须输入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段时序（NAND Flash ）才能将数据写入。

D、 位反转：由于 Flash 的固有特性，在读写过程中偶尔会产生一位或几位的数据错误。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。

E、 坏块：区块一旦损坏，将无法进行修复。对已损坏的区块操作其结果不可预测。

（3） NOR Flash 的特点：

应用程序可以直接在闪存内运行，不需要再把代码读到系统 RAM 中运行。NOR Flash 的传输效率很高，在1MB~4MB 的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

（4） NAND Flash 的特点

能够提高极高的密度单元，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的 U盘都使用 NAND Flash 作为存储介质的原因。应用 NAND Flash 的困难在于闪存需要特殊的系统接口。

（5）NOR Flash 与 NAND Flash 的 区别：

A、NOR Flash 的读速度比 NAND Flash 稍快一些。

B、NAND Flash 的擦除和写入速度比 NOR Flash 快很多

C、NAND Flash 的随机读取能力差，适合大量数据的连续读取。

D、NOR Flash 带有 SRAM 接口，有足够的地址引进来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND Flash 的地址、数据和命令共用8位总线（有写公司的产品使用16位），每次读写都要使用复杂的 I/O 接口串行地存取数据。

E、NOR Flash 的容量一般较小，通常在1MB~8MB 之间；NAND Flash 只用在8MB 以上的产品中 。因此，NOR Flash 只要应用在代码存储介质中，NAND Flash 适用于资料存储。

F、NAND Flash 中每个块的最大擦写次数是一百万次，而 NOR Flash 是十万次。

G、NOR Flash 可以像其他内存那样连接，非常直接地使用，并可以在上面直接运行代码；NAND Flash需要特殊的 I/O 接口，在使用的时候，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着在 NAND Flash 上自始至终必须进行虚拟映像。

H、NOR Flash 用于对数据可靠性要求较高的代码存储、通信产品、网络处理等领域，被成为 代码闪存；NAND Flash 则用于对存储容量要求较高的 MP3、存储卡、U 盘等领域，被成为 数据闪存。

2 、 RAM 存储器

（1）SRAM 的特点：

SRAM 表示 静态随机存取存储器，只要供电它就会保持一个值，它没有刷新周期，由 触发器构成基本单元， 集成度低，每个 SRAM 存储单元由6 6 6 6 个晶体管组成，因此其 成本较高。它具有 较高速率，常用于高速缓冲存储器。

通常 SRAM 有4种引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
ADDRESS：一组地址线。
DATA ：用于数据传输的一组双向信号线。

（2）DRAM 的特点：

DRAM 表示 动态随机存取存储器。这是一种 以电荷形式进行存储的半导体存储器。它的每个存储单元由 一个晶体管和一个电容器组成，数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而 DRAM器件是不稳定的。它必须有规律地 进行刷新，从而将数据保存在存储器中。

DRAM 的接口比较复杂，通常有一下引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
RAS：行地址选通信号，通常接地址的高位部分。
CAS：列地址选通信号，通常接地址的低位部分。
ADDRESS：一组地址线。
DATA ：用于数据传输的一组双向信号线。

（3）SDRAM 的特点：

SDRAM 表示 同步动态随机存取存储器。同步是指内存工作需要同步时钟，内部的命令发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储器阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失。它通常只能工作在 133MHz 的主频。

（4）DDRAM 的特点

DDRAM 表示 双倍速率同步动态随机存取存储器，也称 DDR。DDRAM 是基于 SDRAM 技术的，SDRAM 在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而 DDR 内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。在133MHz 的主频下，DDR内存带宽可以达到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

3、 GPIO 原理与结构

GPIO 是 I/O 的最基本形式，它是一组输入引脚或输出引脚。有些 GPIO 引脚能够加以编程改变工作方向，通常有两个控制寄存器：数据寄存器和数据方向寄存器。数据方向寄存器设置端口的方向。如果将引脚设置为输出，那么数据寄存器将控制着该引脚状态。若将引脚设置为输入，则此输入引脚的状态由引脚上的逻辑电路层来实现对它的控制。

4、 A/D 接口

（1）A/D 转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现 A/D 转换的方法有很多，常用的方法有计数法 、双积分法和逐次逼进法。

（2）计数式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：比较器、计数器、D/A 转换器和标准电压源。

其 工作原理简单来说就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数，每进行一次加1，该数值作为 D/A 转换器的输入，其产生一个比较电压 V O 与输入模拟电压 V IN 进行比较。如果 V O 小于 V IN 则继续进行加1计数 ，直到 V O 大于 V IN ，这时计数器的累加数值就是 A/D 转换器的输出值。这种转换方式的 特点是简单，但是速度比较慢，特别是模拟电压较高时，转换速度更慢。例如对于一个8位 A/D 转换器，若输入模拟量为最大值，计数器要从0开始计数到255，做255次 D/A 转换和电压比较的工作，才能完成转换。

（3）双积分式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：积分器、比较器、计数器和标准电压源。其 工作原理是，首先电路对输入待测电压进行固定时间的积分，然后换为标准电压进行固定斜率的反向积分，反向积分进行到一定时间，便返回起始值。由于使用固定斜率，对标准电压进行反向积分的时间正比于输入模拟电压值，输入模拟电压越大，反向积分回到起始值的时间越长。只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间，就可以得到相应于输入模拟电压的数字量，也就完成了 A/D 转换。其 特点是，具有很强的抗工频干扰能力，转换精度高，但转换速度慢，通常转换频率小于10Hz，主要用于数字式测试仪表、温度测量等方面。

（4）逐次逼近式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和基准电压源。其 工作原理是，实质上就是对分搜索法，和平时天平的使用原理一样。在进行 A/D 转换时，由 D/A 转换器从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的输出电压，把输入电压与输出电压进行比较而实现。首先使最高位为1，这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较，如果在输入电压小于1/2的基准电压，则最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相当于在1/2的范围中再作对分搜索，以此类推，逐次逼近。其 特点是，速度快，转换精度高，对 N 位 A/D 转换器只需要 M 个时钟脉冲即可完成，一般可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化，是目前应用最普遍的转换方法。

（5）A/D 转换的重要指标

A、 分辨率：反映 A/D 转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数字输出最低位（LSB）所对应的模拟电压的电平值表示。n 位 A/D 转换器能反映1/2 n 满量程的模拟输入电平。

B、 量程：所能转换的模拟输入电压范围，分为单极性和双极性两种类型。

C、 转换时间：完成一次 A/D 转换所需要的时间，其倒数为转换速率。

D、 精度：精度与分辨率是两个不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。通常用数字量的最低有效位 LSB 的分数值来表示绝对精度，用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。例如，满量程10V，10位 A/D 芯片，若其绝对精度为±1/2LSB，则其最小有效位 LSB 的量化单位为 ：10/1024＝9.77mv，其绝对精度为9.77mv/2＝4.88mv，相对精度为：0.048％。

5 、 D/A 接口基本

（1）D/A 转换器使将数字量转换为模拟量。

（2）在集成电路中，通常采用 T 型网络实现将数字量转换为模拟电流，再由运算放大器将模拟电路转换为模拟电压。进行 D/A 转换实际上需要上面的 两个环节。

（3）D/A 转换器的分类：

A、 电压输出型：常作为高速 D/A 转换器。
B、 电流输出型：一般外接运算放大器使用。
C、 乘算型：可用作调制器和使输入信号数字化地衰减。

（4）D/A 转换器的主要指标：分辨率、建立时间、线性度、转换精度、温度系数。

6 、键盘接口

（1）键盘的两种形式：线性键盘和矩阵键盘。

（2）识别键盘上的闭合键通常有两种方法：行扫描法和行反转法。

（3）行扫描法是矩阵键盘按键常用的识别方法，此方法分为两步进行：

A、识别键盘哪一列的键被按下：让所有行线均为低电平，查询各列线电平是否为低，如果有列线为低，则说明该列有按键被按下，否则说明无按键按下。

B、如果某列有按键按下，识别键盘是哪一行按下：逐行置低电平，并置其余各行为高电平，查询各列的变化，如果列电平变为低电平，则可确定此行此列交叉点处按键被按下。

7 、显示接口

（1）LCD 的基本原理是，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。

（2）LCD 的光源提供方式有两种： 投射式和 反射式。笔记本电脑的 LCD 显示器为投射式，屏的背后有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。一般微控制器上使用的 LCD 为反射式，需要外界提供电源，靠反射光来工作。 电致发光（ EL ）是液晶屏提供光源的一种方式。

（3）按照液晶 驱动方式分类，常见的 LCD 可以分为三类：扭转向列类（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜晶体管型（TFT）。

（4）市面上出售的 LCD 有两种类型：带有驱动电路的 LCD 显示模块，只要 总线方式驱动；没有驱动电路的 LCD 显示器，使用 控制器扫描方式。

（5）通常，LCD 控制器工作的时候，通过 DMA 请求总线，直接通过 SDRAM 控制器读取 SDRAM 中指定地址（显示缓冲区）的数据，此数据经过 LCD 控制器转换成液晶屏扫描数据格式，直接驱动液晶显示器。

（6）VGA 接口本质上是一个 模拟接口，一般都采用统一的 15 引脚接口，包括2个 NC 信号、3根显示器数据总线、5个 GND 信号、3个 RGB 色彩分量、1个行同步信号和1个场同步信号。其色彩分量采用的电平标准为 EIA 定义的 RS343 标准。

8 、触摸屏接口

（1）按工作原理分，触摸屏可以分为：表面声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种。

（2）触摸屏的控制采用专业芯片，例如 ADS7843。（具体工作原理看《教程》176页）。

9 、音频接口

（1）基本原理：麦克风输入的数据经音频编解码器解码完成 A/D 转换，解码后的音频数据通过音频控制器送入 DSP 或 CPU 进行相应的处理，然后数据经音频控制器发送给音频编码器，经编码 D/A 转换后由扬声器输出。

（2）数字音频的格式有多种，最常用的是下面三种：

A、 采用数字音频 （ PCM） ）：是 CD 或 DVD 采用的数据格式。其采样频率为44.1kHz。精度为16位时 ，PCM 音频数据速率为1.41Mb/s；精度为32位时为2.42 Mb/s。一张700MB 的 CD 可以保存大约60分钟的16位 PCM 数据格式的音乐。

B、 MPEG 层3 3 3 3频 音频 （ MP3） ）：MP3播放器采用的音频格式。立体声 MP3数据速率为112kb/s 至128kb/s。

C、 ATSC 数字音频压缩标准 （ AC3） ）：数字 TV、HDTV 和电影数字音频编码标准，立体声 AC3编码后的数据速率为192kb/s。

（3）IIS 是音频数据的编码或解码常用的串行音频数字接口。IIS 总线只处理声音数据，其他控制信号等则需要单独传输。IIS 使用了3根串行总线：数据线 SD、字段选择线 WS、时钟信号线 SCK。

（4）当接收方和发送方的数据字段宽度不一样时，发送方不考虑接收方的数据字段宽度。如果发送方发送的数据字段小于系统字段宽度，就在低位补0；如果发送方的数据宽度大于接收方的宽度，则超过 LSB的部分被截断。字段选择 WS 用来选择左右声道，WS=0表示选择左声道；WS=1表示选择右声道。此外 ，WS 能让接收设备存储前一个字节，并准备接收下一个字节。

10 、串行接口

（1）串行通信是指，使数据一位一位地进行传输而实现的通信。与并行通信相比，串行通信具有传输线少、成本低等优点，特别适合远距离传送；缺点使速度慢。

（2）串行数据传送有3种基本的通信模式：单工、半双工、全双工。

（3）串行通信在信息格式上可以分为2种方式：同步通信和异步通信。

A、 异步传输：把每个字符当作独立的信息来传输，并按照一固定且预定的时序传送，但在字符之间却取决于字符与字符的任意时序。异步通信时，字符是一帧一帧传送的，每帧字符的传送靠起始位来同步。一帧数据的各个代码间间隔是固定的，而相邻两帧数据其时间间隔是不固定的。

B、 同步传输：同步方式不仅在字符之间是同步的，而且在字符与字符之间的时序仍然是同步的，即同步方式是将许多字符聚集成一字符块后，在每块信息之前要加上1～2个同步字符，字符块之后再加入适当的错误检测数据才传送出去。

（4）异步通信必须遵循3项规定：

A、字符格式：起始位＋数据＋校验位＋停止位（检验位可无），低位先传送。
B、波特率：每秒传送的位数。
C、校验位：奇偶检验。
a、奇校验：要使字符加上校验位有奇数个“1”。
b、偶检验：要使字符加上校验位有偶数个“1”。

（5）RS－232C 的电气特性： 负逻辑。

A、在 TxD 和 RxD 上：逻辑1为－3V～－15V，逻辑0为3V～15V。
B、在 TES、CTS、DTR、DCD 等控制线上：
信号有效（ON 状态）为3V～15V
信号无效（OFF 状态）为－3V～－15V

（6）TTL 标准与 RS-232C 标准之间的电平转换利用集成芯片 RS232实现。（详见《教程》182页）

（7）RS-422串行通信接口

A、RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，传输速率可达10Mb/s。
B、RS-422采用 差分传输方式，也称做平衡传输，使用一对双绞线。
C、RS-422需要一终端电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

（8）RS-485串行总线接口

A、RS-485是在 RS-422的基础上建立的标准，增加了多点、双向通信能力，通信距离可为几十米到上千米。
B、RS-485收发器采用 平衡发送和 差分接收，具有抑制共模干扰的能力。
C、RS-485需要两个终端电阻。在近距离（300m 一下）传输可不需要终端电阻。

11 、并行接口

（1）并行接口的数据传输率比串行接口快8倍，标准并行接口的数据传输率为1Mb/s，一般用来连接打印机、扫描仪等，所以又称打印口。

（2）并行接口可以分为 SPP（标准并口）、EPP（增强型并口）和 ECP（扩展型并口）。

（3）并行总线分为标准和非标准两类。常用的并行标准总线有 IEEE 488总线和 ANSI SCSI 总线。MXI总线是一种高性能非标准的通用多用户并行总线。

任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小异，所不同的只是其外围功能模块的配置及数量、指令系统等。对于指令系统，虽然形式上看似千差万别，但实际上只是符号的不同，其所代表的含义、所要完成的功能和寻址方式基本上是类似的。
因此，对于任何一款MCU，主要应从如下的几个方面来理解和掌握：

MCU的特点

要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空间、RAM空间、IO口数量、定时器数量和定时方式、所提供的外围功能模块、中断源、工作电压及功耗等等。

了解这些MCU Features后，接下来第一步就是将所选MCU的功能与实际项目开发的要求的功能进行对比，明确哪些资源是目前所需要的，哪些是本项目所用不到的。

对于项目中需要用到的而所选MCU不能提供的功能，则需要认真理解MCU的相关资料，以求用间接的方法来实现。例如，所开发的项目需要五六个COM口进行通讯，而所选的MCU只提供4个UART口，则可以考虑用外部扩展的方式来实现。

对于项目开发需要用到的资源，则需要对其进行认真的理解和阅读，而对于不需要的功能模块则可以忽略或浏览即可。

对于MCU学习来讲，应用才是关键，也是最主要的目的。

MCU的功能

对于绝大多数MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，针对不同的MCU，其描述的方式可能会有区别，但本质上是基本相同的：

● Timer（定时器）：Timer的种类虽然比较多，但可归纳为两大类：

一类是固定时间间隔的Timer，即其定时的时间是由系统设定的，用户程序不可控制，系统只提供几种固定的时间间隔给用户程序进行选择，如32Hz，16Hz等，此类可以用来实现时钟、计时等相关的功能；

另一类则是可编程定时器，顾名思义，该类Timer的定时时间是可以由用户的程序来控制的，控制的方式包括：时钟源的选择、分频数（Prescale）选择及预制数的设定等，有的MCU三者都同时具备，而有的则可能是其中的一种或两种。
此类Timer应用非常灵活，实际的使用也千变万化，其中最常见的一种应用就是用其实现PWM输出。由于时钟源可以自由选择，因此，此类Timer一般均与Event Counter（事件计数器）合在一起。

● IO口：任何MCU都具有一定数量的IO口，没有IO口，MCU就失去了与外部沟通的渠道。

根据IO口的可配置情况，可以分为如下几种类型：

纯输入或纯输出口：此类IO口有MCU硬件设计决定，只能是输入或输出，不可用软件来进行实时的设定。

直接读写IO口：如MCS-51的IO口就属于此类IO口。当执行读IO口指令时，就是输入口；当执行写IO口指令则自动为输出口。

程序编程设定输入输出方向的：此类IO口的输入或输出由程序根据实际的需要来进行设定，应用比较灵活，可以实现一些总线级的应用，如I2C总线，各种LED的控制总线等。

● 外部中断：

外部中断也是绝大多数MCU所具有的基本功能，一般用于信号的实时触发，数据采样和状态的检测，中断的方式由上升沿、下降沿触发和电平触发几种。

外部中断一般通过输入口来实现，若为IO口，则只有设为输入时其中断功能才会开启;若为输出口，则外部中断功能将自动关闭。

● SPI接口：

此类接口是绝大多数MCU都提供的一种最基本通讯方式，其数据传输采用同步时钟来控制，信号包括：SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCLK（串行时钟）及片选信号；

此类接口可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗说法就是看谁提供时钟信号，提供时钟的一方为Master，相反的一方则为Slaver。

● I2C接口：

I2C是由Philips开发的一种数据传输协议，采用2根信号来实现：SDA（串行数据输入输出）和SCLK（串行时钟）。其最大的好处是可以在此总线上挂接多个设备，通过地址来进行识别和访问；

I2C总线的一个最大的好处就是非常方便用软件通过IO口来实现，其传输的数据速率完全由SCLK来控制，可快可慢。

● UART：

属于最基本的一种异步传输接口，其信号线只有Rx和Tx两条，基本的数据格式为：Start Bit + Data Bit + Parity Bit+ Stop Bit。一位数据所占的时间称为Baud Rate（波特率）。

对于大多数的MCU来讲，数据为的长度、数据校验方式（奇校验、偶校验或无校验）、停止位的长度及波特率是可以通过程序编程进行灵活设定。
此类接口最常用的方式就是与PC机的串口进行数据通讯。

● Watchdog（看门狗定时器）：

Watchdog也是绝大多数MCU的一种基本配置，大多数的MCU的Watchdog只能允许程序对其进行复位而不能对其关闭，而有的MCU则是通过特定的方式来决定其是否打开。

一般而言watchdog的复位时间是可以程序来设定的。
Watchdog的最基本的应用是为MCU因为意外的故障而导致死机提供了一种自我恢复的能力。