用于运动控制应用的芯片间通信概述
集成电路(IC)就像有生命力的有机体一样。这些集成电路构成了所有模块和驱动器的基础，各个芯片扮演着原子和分子的角色。芯片间通信就是整个系统生命力的展现。
某些芯片功能单一，就像原子一样，还有一些芯片将多个功能集成于一体，就像分子一样。为了构建工作电路，所有这些组件必须能够轻松地进行芯片间通信。ADI Trinamic™产品配备丰富的外设和软件来支持这一目标。以下是一些支持IC通信的关键接口。
串行外设接口(SPI)
SPI（串行外设接口）是一种用于同步串行通信的接口总线。它利用选择线路将数据引向目标外设，并且是用于运动命令和诊断的单一双向接口，可有效减少所需引脚走线的数量。SPI通常用于微控制器和小型外设之间的短距离通信，在传感器、步进电机、转换器、闪存、实时时钟和其他元器件中应用广泛。采用高性能CPU和微控制器时，简单的板载接口可实现高达数10 Mbps的带宽，从而允许控制高带宽外设。
数据流结构不是由SPI协议定义的，数据的组成由设计工程师决定。SPI接口总线功能多样且简单明了，能够与各种外设进行快速、简单的通信。ADI Trinamic SPI芯片组支持完全控制微步进表，以实现动态微步分辨率的无缝更改。因此，微步进表可以在运动控制器中进行调整，从而满足优化的电机要求。
通用异步收发器(UART)
UART（通用异步收发器）使用可配置数据格式和传输速度进行异步串行通信，通常作为集成电路的一部分。串行通信接口充当并行接口和串行接口之间的中介。
UART将数据字节切割成单独的位，并按顺序传输这些位。然后，接收器会获取这些位并使用移位寄存器将其编译成完整的字节。使用这种方法，接口仅需一根串行线即可实现双向通信，因此是设备间经济高效的接口。
为确保正确处理数据，大多数UART结构都包含用于将数据切割成小部分并将其重新组合在一起的输入和输出移位寄存器、发送和接收控制、用于读写的控制逻辑，以及通常允许在位周期中间采样的时钟发生器。
内部集成电路(I²C)
I2C（内部集成电路）是一种使用8位通信且只有两个IO的同步串行总线。数据包交换和单端总线仅需要两根线缆即可通信。根据系统的要求，可使用多路复用器将其分成另外两根线。
这种总线结构支持多个控制器节点和多个子节点。因此，I2C将SPI的多子节点与UART双向接线的优点相结合，可在单个器件内短距离传输串行数据和串行时钟信号。具有输入缓冲器的开漏允许通过单条数据线进行双向通信，将数据帧发送到特定子节点。
I2C 在嵌入式系统中应用广泛。通常，MCU将充当主节点，EEPROM、传感器和其他外设则作为子节点，仅使用两个引脚即可进行短距离板内通信。主节点控制用于同步位采样的时钟信号，系统则使用特定的ACK或NACK位来确认每个帧是否已成功传输。
脉宽调制(PWM)
脉宽调制(PWM)是一种将数字输入信号转换为可变模拟信号的逻辑电平接口。通过斩波将每个信号转换成离散信号来实现，可降低每个信号的平均功率。与低电平信号相比，高电平信号的持续时间越长，输出模拟信号的电压就越高，反之亦然。PWM是用于驱动电机的主要方法之一。由于电机的惯性，很容易使其承受分立式开关的负面影响，但是，在控制电机时，快速PWM开关仍然是首选，因此，它对负载的影响最小，这意味着平滑的波形可以带来更好的驱动器性能。PWM最受欢迎的特性之一是效率高，因此非常适合控制负载电源，同时将功耗降至最低。此外，它可以轻松地与数字控制相结合，以便设置PWM占空比。
实时监控接口(RTMI)
实时监控接口(RTMI)支持工程师使用ADI Trinamic USB-2-RTMI适配器实时查看设置的执行情况。它为所有支持RTMI的ADI Trinamic产品提供相同的微型10引脚连接器和相同的引脚分配。该适配器将RTMI信号转换为USB信号，可使用TMCL-IDE轻松查看。
RTMI为普通SPI接口提供并行接口。这意味着就像通常在设置中那样，可以通过MCU命令控制器IC，同时连接RTMI和控制器IC以查看寄存器，并根据需要进行调整。该接口支持对芯片进行微调，同时可使用TMCL-IDE在计算机上以图表形式显示结果。
除了能监控设置，RTMI还支持高数据速率和实时测量（例如PWM频率），从而简化高动态驱动器的调整。
步进/方向(STEP/DIR)
步进和方向(STEP/DIR)接口可简化对各种电机的控制，在工业应用中应用广泛，因此步进和方向驱动器以及运动控制器支持使用兼容解决方案。该接口常用于步进电机，因为与SPI或PWM接口相比，尤其是在高微步分辨率和步进频率下，STEP/DIR架构只需要很小的带宽。
虽然还有其他更先进的通信接口，但STEP/DIR在工业运动控制中仍然很受欢迎，因为这些应用需要使用尽可能少的控制线路来实现长距离通信，同时还需要提供简单而强大的电机控制接口。
STEP/DIR接口使用两个数字输入来控制运动，一个用于速度或位置(STEP)，另一个用于电机转动方向(DIR)。这是一种相对简单的控制步进电机的方法。例如运动控制器，它使用SPI进行设置，使用反馈通道进行功率级诊断，同时通过STEP/DIR与步进电机通信。
