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MCU網(wǎng)絡(luò )接口方案的自由選擇
摘要：?jiǎn)纹瑱C（微控制器，MCU）的連通性正成為帶一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口MCU的附加標準。本文介紹國外帶一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口MCU的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò )構成、芯片選擇、嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及其應用情況。微控制器不再工作于隔離狀態(tài)，從工廠(chǎng)樓層到汽車(chē)內部，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(xiàn)接口的MCU是很有用的，而這還只是冰山一角。
當今，有各種形式和大小的網(wǎng)絡(luò )。許多嵌入式系統已有多種網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)TCA（電信計算架構）的新進(jìn)展，其開(kāi)關(guān)結構網(wǎng)絡(luò )（switch-fabric network）引人注意。它可以是以太網(wǎng)，使用了一對I2C(內部集成電路)總線(xiàn)來(lái)支持IPM（綜合功率管理）控制器（IPMC），這是架構管理支持的一部分。
今天，雖然獲得通信軟件相當復雜，但是選擇一種與網(wǎng)絡(luò )匹配的MCU是相當容易的。在多節點(diǎn)或多網(wǎng)絡(luò )中采用分區（或分塊）應用，可以解決耐用性方面的問(wèn)題。與分布處理器相比，聯(lián)網(wǎng)還能減少電纜需求，并允許系統由廉價(jià)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(lái)控制的裝置；而應用于網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)關(guān)，則對接口的要求更高。對許多嵌入式設計問(wèn)題。研發(fā)者可選一個(gè)或多個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò )接口來(lái)解決。
1 網(wǎng)絡(luò )與外設
很多流行的網(wǎng)絡(luò )接口都是裝在MCU上的（見(jiàn)表1和表2所列）。串行接口很流行，它主要用于串行接口設備，但并不支持網(wǎng)絡(luò )。有些接口執行SLIP（串行鏈路接口協(xié)議）或PPP（點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議），通過(guò)調制解調器（MODEM）與因特網(wǎng)連接。
表1 連接總線(xiàn)用在MCU網(wǎng)絡(luò )的情況
表2 網(wǎng)絡(luò )接口
接 口性能說(shuō)明傳輸速度/距離架 構協(xié) 議連線(xiàn)數以太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(xiàn)LAN/外設網(wǎng)絡(luò )8002400Mb/s
100mUTP（未屏蔽雙絞線(xiàn)）多主機1394
TCP/IP6
光USB通用串行總線(xiàn)外設網(wǎng)絡(luò )12Mb/s sv1.1
480Mb/s sv2,0
25m主/從 星形
127個(gè)設備USB4SPI串行外設接口設備網(wǎng)絡(luò )1Mb/s
5m主/從-3加線(xiàn)地和片選I2C內部集成電路設備網(wǎng)絡(luò )1000kb/s 標準
400kb/s 快速
3.4Mb/s 高速
10m主/從
多個(gè)主機-2加地線(xiàn)CAN控制域網(wǎng)絡(luò )設備網(wǎng)絡(luò )1Mb/s 40m
10kb/s 5000m主/從
多個(gè)主機CANopen1加地線(xiàn)
差分
光LIN局部互連網(wǎng)絡(luò )設備網(wǎng)絡(luò )20kb/s
80m主/從
16個(gè)設備LIN
觸發(fā)時(shí)間1加地線(xiàn)1WireMaxim(專(zhuān)用)16kb/s
140kb/s
600m主/從1Wire1加地線(xiàn)
以太網(wǎng)是現在最通用的，其高速硬件很容易插入片上系統（SoC）。為把多種設備與因特網(wǎng)連接起來(lái)，增加以太網(wǎng)已變得很重要。
后來(lái)，USB（通用串行總線(xiàn)）在MCU中更多地出現。最初，是把MCU當成一個(gè)USB外設來(lái)處理。支持USB的主機總是有用的，MCU被用作像鍵盤(pán)一樣帶有PC風(fēng)格的設備，而且與存儲設備和其它USB外設一起工作得非常好。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(xiàn)接口）。這種情況可能隨著(zhù)1394b的出現而變化，它強調是作為多媒體網(wǎng)絡(luò )的基礎設施。
CAN總線(xiàn)是一種網(wǎng)絡(luò )接口，其流行的程序與以太網(wǎng)相同，尤其是當它進(jìn)入汽車(chē)和過(guò)程控制環(huán)境后，就更是這樣了。
2 設備網(wǎng)絡(luò )
MCU更通用的是與CAN、LIN（局部互連網(wǎng)絡(luò )）、SPI（串行外設接口）、I2C和單線(xiàn)（1Wire）總線(xiàn)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(shí)現。有些設備的主裝置，像單線(xiàn)協(xié)議，能完全用軟件實(shí)現，而以太網(wǎng)則很少有能這樣做的設備。
CAN已在汽車(chē)和過(guò)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 )。雖然瞄準的是汽車(chē)工業(yè)，但LIN可作為傳感器，方便地進(jìn)入其它嵌入式應用網(wǎng)絡(luò )。CAN和LIN都有單線(xiàn)設計的優(yōu)點(diǎn)。作為大多數單線(xiàn)設計，對設備采取共地是有效的。
國家半導體和摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)了SPI，它使用主/從架構方式，與從機的數據收集、整理系統鏈接在一起（daisy-chain together），如力所示。要實(shí)現串行外設接口是相當簡(jiǎn)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(xiàn)時(shí)鐘總線(xiàn)，支持主/從和多架構。從先進(jìn)的TCA到電池的監視。I2C已在廣泛
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