『通信』基于UNIu002FO总线的嵌入式系统方案 |微芯片科技|

引言
随着嵌入式系统小型化的趋势，市场对减少器件间通信所用的I／O引脚数的需求与日俱增。 Microchip 科技公司开发的 UNI／O 总线正满足了这一需求，这个低成本且易于实现的解决方案，仅需要使用一个 I／O 引脚就可实现主从器件之间的通信。
【『通信』基于UNIu002FO总线的嵌入式系统方案】 1 UNI／O 总线介绍
1．1 UNI／O 总线的特点
UNI／O 总线具有如下特点：
①UNI／O 总线采用曼彻斯特编码，只需一根信号线 SCIO就可以实现数据的串行传输和同步控制。
②UNI／O 总线是一种单主型总线。主器件负责肩动和控制总线上的所有操作，决定总线的工作速度。主器件通常由单片机、ASIC 等充当。
③UNI／O 总线具有双向通信能力。有主发送从接收和从发送主接收两种工作方式。
④UNI／O 总线速度为 10～100kbps 。
⑤UNI／O 从器件必须具有空闲模式和待机模式，也可选择具有保持模式。
1．2 UNI／O 总线的帧格式
1．2．1 位值定义
由于采用的是曼彻斯特编码，所以其位值由佗周期中间的信号跳变方向决定。 UNI／O 总线规定：从高到低的跳变是 0 ，从低到高的跳变是 1 。
1．2．2 帧结构
在 UNI／O 总线上进行通信时，指令、数据和地址的传送都以字节为单位。字节传送时，高位在前，低位在后，前一个位之后立即传输下一个位，位与位之间没有延迟。字节之后必须发送应答序列，进行主从应答。图 1 给出了通常情况下使用的基本字节帧结构。
（1）主应答位
由主器件发送，取值为 1 或 0 。为 1 时称之为 MAK ， MAK 告知从器件指令执行将继续；为 0 时称之为 NoMAK ， NoMAK 用来结束当前指令，此后如有必要，从器件可以启动相应的内部处理。
（2）从应答位
由被选定作为通信对象的从器件发送。该位为 1 时称之为 SAK ， SAK 表明其前面的操作已成功完成；非 1 时称之为 NoSAK 。在从器件被选定之前，由于无从器件应答，从应答位应为 NoSAK 。在从器件被选定之后， NoSAK 用来表明通信产生了错误。
另外， UNI／O 总线也考虑了对主器件的中断功能的支持。当主器件与具有保持模式的从器件进行通信时，如果主器件在下一个 MAK 位周期时间内持续拉低 SCIO ，从器件就进入了保持模式。要维持在保持模式应继续使 SCIO 为低电平。当从器件处在保持模式时，主器件就可以进行对其他 I／O 设备的中断处理工作，中断处理结束后可通过发送 MAK 来终止保持过程，并继续之前的通信。图 2 给出了包含保持过程的字节帧结构。
1．3 UNI／O 总线的命令序列
UNI／O 总线的命令序列是指完成一条指令的执行主从器件，需要在总线上传送的各种信号和字节帧的有序组合。在 UNI／O 总线系统中，一条指令的执行过程必须包括：总线准备、主从同步、从器件选择、指令传输和指令执行等环节。
1．3．1 总线定义的信号
（1）待机脉冲
待机脉冲是由主器件驱动 SCIO 到高电平状态，并保持此状态 600μs 以上形成的脉冲信号。待机脉冲通常用来通知总线上的所有从器件进入待机模式，也可以用来提前终止一条指令的执行。在执行一条指令时，如果是第一条指令，或者要选择的从器件与上一条指令不同，或者上一条指令的执行过程发生了错误，本条指令的执行都必须从产生待机脉冲开始。
（2）TSS信号
TSS 信号是由主器件驱动 SCIO 到高电平状态，并保持此状态 10μs 以上形成的脉冲信号。在一条指令成功执行之后，若还要执行下一条指令来对同一个从器件进行操作，则后一条指令执行过程的第一步只需产生一个 TSS 信号，而不需要再产生待机脉冲。这样，通信效率会更高。