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MCU網絡接口方案的自由選擇
摘要：單片機（微控制器，MCU）的連通性正成為帶一個或多個網絡接口MCU的附加標準。本文介紹國外帶一個或多個網絡接口MCU的發(fā)展、網絡構成、芯片選擇、嵌入式無線網絡及其應用情況。微控制器不再工作于隔離狀態(tài)，從工廠樓層到汽車內部，到處都有分布計算駐留。帶雙以太網或CAN（控制局域網）總線接口的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絡。許多嵌入式系統(tǒng)已有多種網絡。隨著TCA（電信計算架構）的新進展，其開關結構網絡（switch-fabric network）引人注意。它可以是以太網，使用了一對I2C(內部集成電路)總線來支持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，但是選擇一種與網絡匹配的MCU是相當容易的。在多節(jié)點或多網絡中采用分區(qū)（或分塊）應用，可以解決耐用性方面的問題。與分布處理器相比，聯(lián)網還能減少電纜需求，并允許系統(tǒng)由廉價的MCU陣列組成，從而代替一對高性能的處理器。
MCU網絡覆蓋了廣泛的嵌入式環(huán)境。以太網是最流行的網絡，特別是對因特網與局域網的連通。RS-232接口很流行，但它的速度慢，主要用來控制的裝置；而應用于網絡的網關，則對接口的要求更高。對許多嵌入式設計問題。研發(fā)者可選一個或多個合適的網絡接口來解決。
1 網絡與外設
很多流行的網絡接口都是裝在MCU上的（見表1和表2所列）。串行接口很流行，它主要用于串行接口設備，但并不支持網絡。有些接口執(zhí)行SLIP（串行鏈路接口協(xié)議）或PPP（點對點協(xié)議），通過調制解調器（MODEM）與因特網連接。
表1 連接總線用在MCU網絡的情況
表2 網絡接口
接 口性能說明傳輸速度/距離架 構協(xié) 議連線數(shù)以太10/100/1000BaseT局域網（LAN）10、100、1000Mb/s100以上多主機，CSMA/CDIPv4,IPv6,
TPP/IP4(Cat5)
光1394b火線LAN/外設網絡8002400Mb/s
100mUTP（未屏蔽雙絞線）多主機1394
TCP/IP6
光USB通用串行總線外設網絡12Mb/s sv1.1
480Mb/s sv2,0
25m主/從 星形
127個設備USB4SPI串行外設接口設備網絡1Mb/s
5m主/從-3加線地和片選I2C內部集成電路設備網絡1000kb/s 標準
400kb/s 快速
3.4Mb/s 高速
10m主/從
多個主機-2加地線CAN控制域網絡設備網絡1Mb/s 40m
10kb/s 5000m主/從
多個主機CANopen1加地線
差分
光LIN局部互連網絡設備網絡20kb/s
80m主/從
16個設備LIN
觸發(fā)時間1加地線1WireMaxim(專用)16kb/s
140kb/s
600m主/從1Wire1加地線
以太網是現(xiàn)在最通用的，其高速硬件很容易插入片上系統(tǒng)（SoC）。為把多種設備與因特網連接起來，增加以太網已變得很重要。
后來，USB（通用串行總線）在MCU中更多地出現(xiàn)。最初，是把MCU當成一個USB外設來處理。支持USB的主機總是有用的，MCU被用作像鍵盤一樣帶有PC風格的設備，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絡中變得更加重要。
正在慢慢嵌入MCU的接口有1394（高速總線接口）。這種情況可能隨著1394b的出現(xiàn)而變化，它強調是作為多媒體網絡的基礎設施。
CAN總線是一種網絡接口，其流行的程序與以太網相同，尤其是當它進入汽車和過程控制環(huán)境后，就更是這樣了。
2 設備網絡
MCU更通用的是與CAN、LIN（局部互連網絡）、SPI（串行外設接口）、I2C和單線（1Wire）總線相連接。雖然這些接口的運行速度比以太網慢，但它們更容易實現(xiàn)。有些設備的主裝置，像單線協(xié)議，能完全用軟件實現(xiàn)，而以太網則很少有能這樣做的設備。
CAN已在汽車和過程控制工業(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的分級網絡。
速度為20kb/s的LIN適合低性能網絡。雖然瞄準的是汽車工業(yè)，但LIN可作為傳感器，方便地進入其它嵌入式應用網絡。CAN和LIN都有單線設計的優(yōu)點。作為大多數(shù)單線設計，對設備采取共地是有效的。
國家半導體和摩托羅拉公司開發(fā)了SPI，它使用主/從架構方式，與從機的數(shù)據(jù)收集、整理系統(tǒng)鏈接在一起（daisy-chain together），如力所示。要實現(xiàn)串行外設接口是相當簡單的，為保持靠近主機的SPI從機，使用單獨的芯片選擇。
I2C使用雙線時鐘總線，支持主/從和多架構。從先進的TCA到電池的監(jiān)視。I2C已在廣泛
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