接口

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。

业界领先的半导体器件供应商兆易创新GigaDevice（股票代码 603986）今日宣布，在由AspenCore主办的2023全球CEO峰会暨全球电子成就奖(WEAA)颁奖典礼上，旗下GD32H737/757/759系列Cortex®-M7内核超高性能MCU荣获“年度微控制器/接口产品”奖。

在MCU硬件系统中，电源和接口的硬件设计是非常重要和必不可少的部分。同时，电源和接口的EMC设计在产品和项目是非常常见和容易出现问题的两个设计要点。本文简要介绍和讨论了关于电源和接口在EMC设计和布局布线的考虑。

我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差(如CPU与外设)或者各自的信号类型不一致(如传感器检测光信号)等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。

任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。

(1)、内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连;
(2)、系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连;
(3)、外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备
一级的互连。

另外，从广义上说，计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信，相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。并行通信速度快、实时性好，但由于占用的口线多，不适于小型化产品;而串行通信速率虽低，但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。

随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善，而使计算机总线技术种类繁多，各具特色。

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<strong>12 、PCI 接口</strong>

（1）PCI 总线是 地址 、 数据多路复用的高性能32位和64位总线，是微处理器与外围控制部件、外围附加板之间的互连机构。

（2）从数据宽度上看，PCI 定义了32位数据总线，且可扩展为64位。从总线速度上分，有33MHz 和66MHz两种。

（3）与 ISA 总线相比，PCI 总线的地址总线与数据总线分时复用，支持即插即用、中断共享等功能。

<strong>13 、 USB 接口</strong>

（1）USB 总线的主要特点：

<strong>1. Flash 存储器</strong>

（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：

作者： Regine Monique Aurellano Microchip Technology Inc.

<strong>简介</strong>

串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）一直以来是PIC® MCU内核外设集的一部分。PIC18(L)F2X/4XK42单片机系列引入的最新特性之一是用于实现SPI功能的单独模块。以前的器件将SPI功能与其他串行通信协议集成，并在SPI共享寄存器和中断标志等资源的主同步串行端口（Master Synchronous Serial Port，MSSP）模块中实现。SPI的专用模块可显著改进SPI的传统功能并扩展新功能，从而提高灵活性并加强用户控制。

本技术简介旨在讨论SPI模块的实现、工作模式和其他有用的附加特性。

<strong>SPI模块概述</strong>

SPI（串行外设接口）模块具有可在全双工和半双工模式下工作的同步串行数据通信总线。器件在主/从环境下通信，在该环境下，由主器件发起通信。从器件由主器件通过从选择（Slave Select，SS）线控制。示例从器件包括串行EEPROM、移位寄存器、显示驱动器、模数转换器或其他PIC® MCU。

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：

<font size="3" color="blue">MCU的特点</font>

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。

本文目录如下所示：

1. 嵌入式系统开发基础

2. 键盘接口技术

3. 显示接口技术

4. 模拟量输出传感器

5. 数字量输出传感器

6. 过程通道与人机接口

7. 常用电信电路接口

8. 控制接口电路

9. 数据通信及其接口电路

<strong>嵌入式系统的基本概念 </strong>

IEEE（国际电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。这主要是从应用对象上加以定义，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

<strong>嵌入式系统的组成 </strong>