不同类型单片机之间如何“搭讪”（通信方式）？从这几个实例来看

几种常用单片机之间的通信方式

①采用硬件UART进行异步串行通信。这是一种占用口线少，有效、可靠的通信方式；但遗憾的是许多小型单片机没有硬件UART，有些也只有1个UART，如果系统还要与上位机通信的话，硬件资源是不够的。这种方法一般用于单片机有硬件UART且不需与外界进行串行通信或采用双UART单片机的场合。

②采用片内SPI接口或I2C总线模块串行通信形式。SPI/I2C接口具有硬件简单、软件编程容易等特点，但目前大多数单片机不具备硬件SPI/I2C模块。

③利用软件模拟SPI/I2C模式通信，这种方式很难模拟从机模式，通信双方对每一位要做出响应，通信速率与软件资源的开销会形成一个很大的矛盾，处理不好会导致系统整体性能急剧下降。这种方法只能用于通信量极少的场合。

④口对口并行通信，利用单片机的口线直接相连，加上1～2条握手信号线。这种方式的特点是通信速度快，1次可以传输4位或8位，甚至更多，但需要占用大量的口线，而且数据传递是准同步的。在一个单片机向另一个单片机传送1个字节以后，必须等到另一个单片机的接收响应信号后才能传送下一个数据。一般用于一些硬件口线比较富裕的场合。

⑤利用双口RAM作为缓冲器通信。这种方式的最大特点就是通信速度快，两边都可以直接用读写存储器的指令直接操作；但这种方式需要大量的口线，而且双口RAM的价格很高，一般只用于一些对速度有特殊要求的场合。

从上面几种方案来看，各种方法对硬件都有很大的要求与限制，特别是难以在功能简单的单片机上实现，因此寻求一种简单、有效的，能在各种单片机之间通信的方法具有重要的意义。③、④方案中，双方单片机要传递的每一位或每一个字节做出响应，通信数据量较大时会耗费大量的软件资源，这在一些实时性要求高的地方是不允许的。

针对这一问题，假设在单片机之间增加1个数据缓冲器，大批数据先写入缓冲区，然后再让对方去取，各个单片机对数据缓冲器都是主控模式，这样必然会大大提高通信效率。谈到数据缓冲，我们马上会想到并行RAM，但是并行RAM需要占用大量的口线（数据线+地址线+读写线+片选线+握手线），一般在16条以上。这是一个让人望而生畏的数字，而且会大大增加PCB面积并给布线带来一定的困难，极少有人采用这种方式。串行接口的RAM在市场上很少见，不但难以买到而且价格很高。移位寄存器也可以做数据缓冲器，但目前容量最大的也只128位，因为是“先进先出”结构，所以不管传递数据多少，接收方必须移完整个寄存器，灵活性差而且大容量的移位寄存器也是少见难买的。一种被称为“铁电存储器”芯片的出现，给我们带来了解决方法。

利用铁电存储器作为数据缓冲器的通信方式

铁电存储器是美国Ramtran公司推出的一种非易失性存储器件，简称FRAM。与普通EEPROM、Flash-ROM相比，它具有不需写入时间、读写次数无限，没有分布结构可以连续写放的优点，因此具有RAM与EEPROM的双得特性，而且价格相对较低。

现在大多数的单片机系统配备串行EEPROM（如24CXX、93CXX等）用来存储参数。如果用1片FRAM代替原有EEPROM，使它既能存储参数，又能作串行数据通信的缓冲器。2个（或多个）单片机与1片FRAM接成多主-从的I2C总线方式，增加几条握手线，即可得到简单高效的通信硬件电路。在软件方面，只要解决好I2C多主-从的控制冲突与通信协议问题，即可实现简单、高效、可靠的通信了。

实例（双单片机结构，多功能低功耗系统）

（1）硬件

W78LE52与EMC78P458组成一个电池供电、可远程通信的工业流量计。78P458采用32.768kHz晶振，工作电流低，不间断工作，实时采集传感器的脉冲及温度、压力等一些模拟量；W78LE52采11.0592MHz晶振，由于它的工作电流较大，采用间断工作，负责流量的非线性校正、参数输入、液晶显示、与上位机通信等功能，它的UART用于远程通信。2个单片机共用1片I2C接口的FRAM（FM24CL16）组成二主一从的I2C总线控制方式，W78LE52的P3.5、P3.2分别与78P458的P51、P50连接作握手信号线A与B。我们把握手线A（简称A线）定义为总线控制、指示线，主要用于获取总线控制权与判别总线是否“忙”；握手线B（简称B线）定义为通知线，主要用于通知对方取走数据。

（2）I2C总线仲裁

由于我们采用的是二主一从的I2C总线方式，因此防止2个主机同时去操作从机（防冲突）是一个非常重要的问题。带有硬件I2C模块的器件一般是这样的，器件内部有1个总线仲裁器与总线超时定时器：当总线超时定时器超时后指示总线空闲，这时单片机可以发出获取总线命令，总线仲裁器通过一系列操作后确认获取总线成功或失败；超时定时器清零，以后的每一个SCL状态变化对总线所有主机的超时定时器进行清零，以防止它溢出，指示总线正处于“忙”状态，直到一个主机对总线控制结束不再产生SCL脉冲；超时定时器溢出，总线重新回到“空闲”状态。但是目前大多数单片机没有配备硬件I2C模块，而且当2个主机的工作频率相差较大时，超时定时器定时值只能设为较大的值，这样也会影响总线的使用效率。

下面介绍一种用软件模拟I2C总线仲裁的方式（I2C读写操作程序的软件模拟十分多见，这里不再多述）：用1条握手线A，当A线高电平时，指示总线空闲；当其中一个主机要获取总线控制权时，先查询总线是否空闲，“忙”则退出，空闲则向A线发送一个测试序列（如：1000101011001011），在每次发送位“1”后读取的A线状态。如果读取状态为“0”，马上退出，说明有其它器件已经抢先获取总线；如果一个序列读取的A线状态都正确，则说明已成功获得总线控制权，这时要拉低A线以指示总线“忙”，直到读写高A线，使总线回到“空闲”状态。不同的主机采用不同的测试序列，或产生随机测试序列，测试序列长度可以选得长一些，这样可以增加仲裁的可靠性。

（3）通信协议

一个可靠通信体系，除了好的硬件电路外，通信协议也至关重要。在单片机系统RAM资源与执行速度都非常有限的情况下，一个简捷有效的协议是非常重要的。下面具体介绍一种比较适用于单片机通信的协议，数据以包的形式传送。数据包结构：

①包头——指示数据包的开始，有利于包完整性检测，有时可省略；

②地址——数据包要传送的目标地址，若只有双机通信或硬件区分地址可以省略；

③包长度——指示整个数据包的长度；

④命令——指示本数据包的作用；

⑤参数——需要传送的数据与参数；

⑥校验——验证数据包的正确性，可以是和校验、异或校验、CRC校验等或者是它们的组合；

⑦包尾——指示数据包的结尾，有利于包完整性检测，有时可省略。

（4）通信流程

首先，要在FRAM里划分好各个区域，各个单片机的参数区、数据接收区等。然后，单片机可以向另一个单片机发送数据包，发送完毕之后通过向握手线B发送1个脉冲通知对方取走数据；接收方读取数据并进行处理后，向FRAM内发送方的数据接收区写入回传数据或通信失败标志，再向握手线B发送1个脉冲回应发送方。

如果需要单片机2发送的话，只需交换一下操作过程即可。

4 总结

通过实践可知，以上方法是可行的。与其它方法相比具有发下优点：

①简单。占用单片机口线少（SCL、SDA、握手线A、握手线B）。

②通用。软件模拟I2C主机方式，可以在任何种类的单片机之间通信。

③高效。由于采用数据缓冲，可以在不同时钟频率、不同速度的单片机之间通信；读写数据时，可以I2C总线的最高速度进行，可以实现1次传送大量数据；在一个单片机向FRAM传送数据时，另一个单片机无须一一作出响应或等待，可以进行其它程序操作，提高软件工作效率。

④灵活。通信硬件接口对于各个单片机是对等的，通过软件配置，每个单片机既可以根据需要主动发送通信，也可以只响应其它单片机的呼叫。

⑤容易扩展。通过增加地址识别线，修改通信协议，即可做到多机通信。

以下是需要注意的地方：

①为了提高通信效率，握手线B最好使用中断端口，负脉冲宽度一定要满足速度较低单片机中断信号要求。如果没有中断的话应增加1条口线，用改变端口状态的方法通知对方，等待对方查询，而不是负脉冲。

②向对方发送负脉冲时，应屏蔽自己的中断。

③由于参数与通信缓冲区同时设在同一片FRAM内，要避免对参数部分的误操作。一个较好的解决办法是把参数存放在地址的后半部分（A2=1），在进行通信操作时，把FRAM的WP引脚拉高（地址在后半部分的单元写保护），这样可以有效地防止测验时对参数区误操作。

④由于I2C总线在一个时间段内只有1个主机和1个从机，所以当1个单片机正在写通信数据时，另一个单片机是不能对FRAM进行操作的。如果需要实时、频繁地读取FRAM中参数的话，请预先将参数读入RAM单元使用或另外增加专门存放参数的芯片。

单片机初学者如何正确问问题？

不知道你有没有好奇过，你问别人问题，为什么别人不鸟你？

如果有，请继续看去，如果没有，就更应该看看。

经常会收到一些小白的咨询…除了无际单片机的学员，大多数我都是已读不回。

为什么？

一方面是我时间非常有限。

另一方面是懒得理，能不能领悟就看他自己了。

领悟什么？

我来讲讲我的故事，相信大家多多少少有这种经历。

我刚开始学单片机的时候，经常混迹在一些技术群，论坛里。

主要是碰到问题的时候，能快速解决掉。

有时候问问题，偶尔会有人回应下，大多数问题都是石沉大海的。

技术的学习过程既枯燥又迷茫，没人指导，更是难上加难。

后面也加了一些大神，心想这种一对一应该反馈更快一点。

刚开始，对方也会回，只是回得比较冷漠，后面直接就不理我了。

那时有点不解对方为什么这么高傲，但是没去关心为什么，这个不理我就去找另外一个呗。

然后陆陆续续我也加了几个，发现结果都差不多。

当时经历尚浅，想法也单纯，并没意识是自己的问题。

等经历多了，慢慢就开窍了。

有的人，总是有贵人扶持他。

有的人，狗看到都掉头走。

为什么差别这么大？难道他比我长得好看吗？

我承认好看有天生的优势，但起到决定性作用的肯定是高情商，用东北的方言叫会来事 。

就拿我们学习单片机来当例子好了。

不懂就问是好事，就怕你这样问。

案例1： 一上来就贴一堆代码问哪里有问题。

案例2： 你好，我有个单片机问题，能不能帮我解决下？然后发一堆图片。

案例3： 你有xx软件吗？给我发一个

案例4： 单片机怎么学？要学什么？

案例5： 我看了你的教程，那个地方为什么要这样写?

……

案例实在太多了，我都懒得翻了，翻得越多好友列表的人越少。

大多数案例，都犯了以下几个错误：

1.没礼貌，不尊重别人时间

2.缺失核心诉求，问的问题涉及面太广，回答时间成本高

3.一味地向对方索取价值，不懂感恩

如果你按照这种方式问问题，别人回你一次，绝对不会回你第二次。

能回你第三次以上的，肯定是在铺垫阶段，后面宰你一顿狠的。

想彻底解决这个问题，你记住这句话就够了：

人和人交往，本质都是一场价值互换，你获取别人价值的同时也要给别人提供价值。

就好比你和朋友出去吃饭，每次买单他都上厕所，你下次肯定也不会叫他对吧？

下面，分享下，我问问题的方法：

1.如果我认为这个问题对我来说很重要，那我会先给对方提供价值，直接发个H包，然后再问问题。

这招是百试百灵，这招都不灵的，后面的方法就不用试了。

我发钱的时候也会心疼，但问题解决后或许能给我带来N倍的回报，还是很值得。

很多大佬，哪怕你发H包，他也不会要的，大佬一般不缺你这几十几百的，他的时间更值钱。

但只要他不是特别忙，都会适当回复你的问题，是出于你对他时间的尊重，觉得你会做人，或许以后还能成为他的客户，买他的产品。

如果他回复的比较简短，只是大概给你提供点思路，无非就是三点：一是你发的H包不够大，二是他太忙，三是他确实也不懂。

2.问问题之前马屁先拍起来，比如说大佬打扰了，看了你的xx文章,xx教程，受益匪浅，简直跟我现在经历的一模一样，我天生愚钝，没前辈悟性高，有个问题困扰了几天都没解决，今天鼓起勇气请教下前辈，不着急，等前辈有空了再回答就行。

价值并不一定是用钱衡量的，能给别人提供好的情绪，也是一种价值。

大家都心照不宣，明知道是假话，但听着爽就行。

只要你问的方式对，问题好回答，我相信大多数人都会回复你，毕竟只是举手之劳。

还有一点非常重要，就是问题一定要描述详细清楚，降低对方回答成本和门槛。

描述问题可以参照这个模板：目前在做什么东西，出现什么问题？问题现象是什么？为解决这个问题做了哪些尝试？

正面教材例子：

现在我在学单片机准备做xx项目，现在单片机外设都能用起来，但是实现xx项目的按键检测功能没有思路，有思路又不知道代码该怎么写，我以为自己基础差，又回去学了一遍C语言和单片机，发现结果还是一样。

反面教材例子：

大佬，xx项目的功能要怎么实现？

如果是你，你更愿意回答谁的问题？

最后彩蛋时间 ，最近很多小伙伴找我要一些单片机学习资料，然后我根据自己从业十年经验，业余熬夜肝了几个通宵，精心整理一份「单片机入门到高级教程+工具包」 ，全部无偿共享给大家！！！

据说有小伙伴靠这份资料顺利进入BAT大厂，所以保存了一定要好好学习。

几乎覆盖了C语言、单片机、模电数电、原理图和PCB设计、单片机模块化编程等等，非常适合初学者入门和进阶。

最后奉上个人总结的最佳学习线路图 ，以及每个阶段会碰到的瓶颈，让你迅速度过新手阶段。

后期人数多了我也会组建一些交流群，让大家能认识更多的大佬。

这里不方便放链接，想要上面「单片机入门到高级教程+工具包」 和想进入技术社群 的，可以找「无际单片机」 ，全网同名 的。

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