CAN、I2S、I2C、SPI总线接口.doc

CAN、I2S、I2C、SPI总线接口一、SPI总线说明串行外围设备接口SPIserialperipheralinterface总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口Motorola公司生产的绝大多数MCU微控制器都配有SPI硬件接口如68系列MCU。SPI用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI可以同时发出和接收串行数据。它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯这四条线是串行时钟线CSK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI、低电平有效从机选择线CS。这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器复杂的LCD显示驱动器A/D、D/A转换子系统或其他的MCU。当SPI工作时在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚MOSI输出高位在前同时从输入引脚MISO接收的数据逐位移到移位寄存器高位在前。发送一个字节后从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。主SPI的时钟信号SCK使传输同步。其典型系统框图如下图所示。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据可以当作主机或从机工作提供频率可编程时钟发送结束中断标志写冲突保护总线竞争保护等。图2示出SPI总线工作的四种方式其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式实线表示:SPI模块为了和外设进行数据交换根据外设工作要求其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置时钟极性CPOL对传输协议没有重大的影响。如果CPOL0串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL1串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位CPHA能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA0在串行同步时钟的第一个跳变沿上升或下降数据被采样如果CPHA1在串行同步时钟的第二个跳变沿上升或下降数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI总线接口时序如图所示。work即控制器局域网由德国Bosch公司最先提出是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN是一种多主方式的串行通讯总线基本设计规范要求有高的位速率、高抗电磁干扰性而且要能够检测出总线的任何错误。当信号传输距离达10Km时CAN仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。CAN具有十分优越的特点A、较低的成本与极高的总线利用率B、数据传输距离可长达10Km传输速率可高达1Mbit/sC、可靠的错误处理和检错机制发送的信息遭到破坏后可自动重发D、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能E、报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息和优先级信息由于人为、自然、其它外界环境的影响和人们对公交系统的安全可靠性、真实、实时性的追求使得我们对通信方式通信设备有了更高的要求基于CAN总线的网络则成为我们最佳的选择-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CAN总线现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。work属于现场总线的范畴它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性首先CAN控制器工作于多主方式网络中的各节点都可根据总线访问优先权取决于报文标识符采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据且CAN协议废除了站地址编码而代之以对通信数据进行编码这可使不同的节点同时接收到相同的数据这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强并且容易构成冗余结构提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统通信方式也只能以主站轮询的方式进行系统的实时性、可靠性较差其次CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中当系统有错误出现多节点同时向总线发送数据时导致总线呈现短路从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能以使总线上其他节点的操作不受影响从而保证不会出现象在网络中因个别节点出现问题使得总线处于“死锁”状态