來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：陳 沖摘要：分析不同種類單片機之間通信的方式及難點，提出一種基鐵電存儲器的解決方案與實例。包括一個可靠通信協(xié)議和流程以及此方法的優(yōu)點和需要注意的方法。

關(guān)鍵詞：單片機通信鐵電存儲器i2c總線仲裁通信協(xié)議誰著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機也步如一個新的時代，越來越多的功能各異的單片機為我們的設(shè)計提供了許多新的方法與思路。對于莫一些場合，比如：復(fù)雜的后臺運算及通信與高實時性前臺控制系統(tǒng)、軟件資源消耗大的系統(tǒng)、功能強大的低消耗系統(tǒng)、加密系統(tǒng)等等。如果合理使用多種不同類型的單片機組合設(shè)計，可以得到極高靈活性與性能價格比，因此，多種異型單片機系統(tǒng)設(shè)計漸漸成為一種新的思路，但單片機之間的通信一直是困擾這種方法拓展的主要問題。本文將分析比較幾種單片機之間的方式、難點，并提出一種解決方案。

1 幾種常用單片機之間的通信方式①采用硬件uart進行異步串行通信。這是一種占用口線少，有效、可靠的通信方式；但遺憾的是許多小型單片機沒有硬件 uart，有些也只有1個uart，如果系統(tǒng)還要與上位機通信的話，硬件資源是不夠的。這種方法一般用于單片機有應(yīng)件uart且不需與外界進行串行通信或采用雙uart單片機的場合。

②采用片內(nèi)spi接口或2c總線模塊串行通信形式。spi/i2c接口具有硬件簡單、軟件編程容易等特點，但目前大多數(shù)單片機不具備硬件spi/i2c模塊。

③利用軟件模擬spi/i2c模式通信，這種方式很難模擬從機模式，通信雙方對每一位要做出響應(yīng)，通信速率與軟件資源的開銷會形成一個很大的矛盾，處理不好會導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能急劇下降。這種方法只能用于通信量極少的場合。

④口對口并行通信，利用單片機的口線直接相連，加上1～2條握手信號線。這種方式的特點是通信速度快，1次可以傳輸4位或8位，甚至更多，但需要占用大量的口線，而且數(shù)據(jù)傳遞是準同步的。在一個單片機向另一個單片機傳送1個字節(jié)以后，必須等到另一個單片機的接收響應(yīng)信號后才能傳送下一個數(shù)據(jù)。一般用于一些硬件口線比較富余的場合。

⑤利用雙口ram作為緩沖器通信。這種方式的最大特點就是通信速度快，兩邊都可以直接用讀寫存儲器的指令直接操作；但這種方式需要大量的口線，而且雙口ram的價格很高，一般只用于一些對速度有特殊要求的場合。

從上面幾種方案來看，各種方法對硬件都有很大的要求與限制，特別是難以在功能簡單的單片機上實現(xiàn)，因此尋求一種簡單、有效的，能在各種單片機之間通信的方法具有重要的意義。③、④方案中，雙方單片機要傳遞的每一位或每一個字節(jié)做出響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)量較大時會耗費大量的軟件資源，這在一些實時性要求高的地方是不允許的。針對這一問題，假設(shè)在單片機之間增加1個數(shù)據(jù)緩沖器，大批數(shù)據(jù)先寫入緩沖區(qū)，然后再讓對方去取，各個單片機對數(shù)據(jù)緩沖器都是主控模式，這樣必然會大大提高通信效率。談到數(shù)據(jù)緩沖，我們馬上會想到并行ram，但是并行ram需要占用大量的口線（數(shù)據(jù)線+地址線+讀寫線+片選線+握手線），一般在16條以上。這是一個讓人望而生畏的數(shù)字，而且會大大增加pcb面積并給布線帶來一定的困難，極少有人采用這種方式。串行接口的ram在市場上很少見，不但難以買到而且價格很高。移位寄存器也可以做數(shù)據(jù)緩沖器，但目前容量最大的也只128位，因為是“先進先出”結(jié)構(gòu)，所以不管傳遞數(shù)據(jù)多少，接收方必須移完整個寄存器，靈活性差而且大容量的移位寄存器也是少見難買的。一種被稱為“鐵電存儲器”芯片的出現(xiàn)，給我們帶來了解決方法。

2 利用鐵電存儲器作為數(shù)據(jù)緩沖器的通信方式鐵電存儲器是美國ramtran公司剛剛推出的一種新型非易失性存儲器件，簡稱fram。與普通eeprom、flash-rom相比，它具有不需寫入時間、讀寫次數(shù)無限，沒有分布結(jié)構(gòu)可以連續(xù)寫放的優(yōu)點，因此具有ram與eeprom的雙得特性，而且價格相對較低�，F(xiàn)在大多數(shù)的單片機系統(tǒng)配備串行eeprom（如24cxx、93cxx等）用來存儲參數(shù)。如果用1片fram代替原有eeprom，使它既能存儲參數(shù)，又能作串行數(shù)據(jù)通信的緩沖器。2個（或多個）單片機與1片fram接成多主-從的i2c總線方式，增加幾條握手線，即可得到簡單高效的通信硬件電路。在軟件方面，只要解決好i2c多主-從的控制沖突與通信協(xié)議問題，即可實現(xiàn)簡單、高效、可靠的通信了。

3 實例（雙單片機結(jié)構(gòu)，多功能低功耗系統(tǒng)）（1）硬件

w78le52與emc78p458組成一個電池供電、可遠程通信的工業(yè)流量計。78p458采用32.768khz晶振，工作電流低，不間斷工作，實時采集傳感器的脈沖及溫度、壓力等一些模擬量；w78le52采11.0592mhz晶振，由于它的工作電流較大，采用間斷工作，負責(zé)流量的非線性校正、參數(shù)輸入、液晶顯示、與