串行接口通常提供全雙工同步操作，數(shù)據(jù)以位為單位進(jìn)行串行輸入輸出。各元器件生產(chǎn)廠家紛紛推出了基于串行總線的器件，越來越多的處理器也開始集成相應(yīng)的串行通信接口，并兼容一些流行的串行總線。因此，在    、速度、分辯力等指標(biāo)許可的前提下，選擇多通道以及具有采樣保持器串行ADC以及其他串行器件搭建基于串行總線的測量儀器模擬節(jié)點(diǎn)方案無疑是一種理想的選擇。基于這種串行總線的模擬節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)。

在智能測量儀器中，模擬節(jié)點(diǎn)通常分布于儀器的各個(gè)電路板和功能模塊，而每塊電路板和功能模塊又可能包括多個(gè)模擬探測節(jié)點(diǎn)。

在設(shè)計(jì)中往往根據(jù)模擬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量選擇使用一片或多片多通道串行A／D芯片（如AD公司的AD7812等）構(gòu)成每塊電路板或功能模塊的模擬輸入通道，而不同電路板或功能模塊上的串行設(shè)備均掛接在同一串行總線上，由處理器通過控制總線及譯碼邏輯來選擇相應(yīng)的模擬輸入通道并控制相應(yīng)串行設(shè)備的工作。在具體的設(shè)計(jì)中，往往還可以利用串行總線進(jìn)行一些輔助電路設(shè)計(jì)：如利用一些串行D／A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成模擬輸出通道，以世界各主要半導(dǎo)體制造商提交了多種不同的串行協(xié)議，比較典型的有以Motorola公司為代表的SPI（se-rial peripheral interface：串行外圍設(shè)備接口）、以Philips公司為代表的I2C（Inter IC）以及國家半導(dǎo)體公司為代表的MICROWIRE總線（微總線）等。

SPI是一種高速4線同步串行外設(shè)接口總線，1條用于串行移位時(shí)鐘SCK，1條用作從使能信號（SS），另外2條數(shù)據(jù)線分別用于數(shù)據(jù)的收發(fā)（MISO和MOSI），采取主從式通信方式、全雙工傳輸。傳輸速率由主控設(shè)備編程決定，可選擇移位 率、主從模式以及時(shí)鐘的極性和相位等；I2C總線是一種用雙向2線串行總線，1條串行數(shù)據(jù)線（SDA）和1條串行時(shí)鐘線（SCL），采用主從方式的同步通信方式，在通信過程通過地址確定通信對象，每個(gè)I2C器件都有一個(gè)    的地址，每個(gè)器件既可發(fā)送也可接收，是1種多主總線；MI-CROWIRE總線是一種3線同步串行接口總線，1條時(shí)鐘線（SK）和2條數(shù)據(jù)收發(fā)線（SO和SI）。

串行總線引腳較少，連接非常簡單�？谇�，很多處理器都直接集成了前述的串行總線接口，可以直接與相應(yīng)接口的串行設(shè)備相連。而在一些高端處理器巾，更是提供了更加靈活的可編程串行接口，如Motorola公州高端DSP處理器大都集成了可編程SSI串行同步通信接口，而TI公司的高端DSP處理器大都集成了可編程McBSP多通道緩沖串行接口，這接口不但具有與標(biāo)準(zhǔn)串行接口相同的基本功能，還可配置成通用輸入輸出（GPIO）接口，因此可以方便地與SPI、I2C和MICROWIRE等兼容設(shè)備直接連接。

以McBSP多通道緩沖串行接口為例：通過配置McB-SP的工作模式，McBSP可兼容SPI、MICROWIRE等協(xié)議通信。當(dāng)McBSP被配置為時(shí)鐘停止模式時(shí)，可兼容SPI和MICROWIRE總線協(xié)議，此時(shí)發(fā)送器和接收器在內(nèi)部是同步的，故可將McBSP作為SPI主設(shè)備或從設(shè)備。當(dāng)設(shè)置McBSP為主設(shè)備時(shí)，可將發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘（FSX）用作SPI從設(shè)備使能信號（即SS），而將發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘（CLKX）用作SPI協(xié)議中串行時(shí)鐘信號（SCK，MI-CROWIRE沒備的SK）。當(dāng)連接I2C設(shè)備時(shí)，可將McBSP配置成GPIO模式，將McBSP的CLKX和FSX與I2C總線設(shè)備的SCL和SDA相連，利用軟件模擬I2C總線協(xié)議。McBSP為主沒備時(shí)，幾種通信模式下的典型連接關(guān)系。

在智能測量儀器中，通常選擇處理器為主設(shè)備，而將各串行器件作為從設(shè)備，因此大都采取上述連接方式。針對不同的處理器，其連接方式略有不同。而對沒有提供相應(yīng)串行通信接口的處理器，也可以按照串行設(shè)備的工作時(shí)序來通過GPIO接口編程或利用可編程邏輯器件進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代智能測量儀器電路板模擬節(jié)點(diǎn)數(shù)量很多，而且往往還需要利用串行總線構(gòu)建模擬輸出通道和存儲系統(tǒng)，這就需要在同一套串行總線上設(shè)計(jì)掛接多片乃至多種不同型號、不同總線形式的串行器件。

不同串行設(shè)備的工作時(shí)序不盡相同，為保證處理器與串行設(shè)備之間的通信需要對串行總線通道進(jìn)行必要的初始化設(shè)置。這些設(shè)置主要包括設(shè)備的主從模式（通常設(shè)置處理器為主設(shè)備）、移位率、時(shí)鐘極性和相位等屬性對利用GPIO接口編程模擬串行總線的應(yīng)用，還需要根據(jù)串行器件的時(shí)序特點(diǎn)編程設(shè)置相應(yīng)的輸出／輸出管腳和工作時(shí)序。

串行ADC通常通過其內(nèi)置控制寄存器以控制字的方式來實(shí)現(xiàn)一系列的控制操作，如采樣模式、參考選擇、通道選擇以及A／D轉(zhuǎn)換等。針對擬選擇的模擬節(jié)點(diǎn)，通過軟件控制相關(guān)電路完成信號調(diào)理后，對鎖存器相應(yīng)位進(jìn)行操作來選擇相應(yīng)的串行ADC工作，利用串行總線向串行ADC寫入控制字來啟動對指定模擬節(jié)點(diǎn)信號的轉(zhuǎn)換操作（如果支持軟件啟動）。

處理器通過串行總線接口讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的運(yùn)算和處理后獲得模擬節(jié)點(diǎn)監(jiān)測信號的真實(shí)結(jié)果，從而進(jìn)行相應(yīng)的操作和處理。

串行總線應(yīng)根據(jù)串行ADC的具體總線接口形式和時(shí)序特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，這一點(diǎn)務(wù)必注意，以免無法建立通信連接。不同串行ADC的讀寫時(shí)序不盡相同，編程時(shí)需要格外注意。此外，通過串行總線進(jìn)行讀寫操作時(shí)，需要根據(jù)讀寫數(shù)據(jù)的位數(shù)保證足夠的時(shí)鐘個(gè)數(shù)，以免無法正常讀寫。

對于掛接在總線的其它設(shè)備的控制操作，可根據(jù)具體設(shè)備的特點(diǎn)，參考類似的方式予以編程實(shí)現(xiàn)。