摘要 在单片机通信技术应用中，红外线通信技术、 I2C总线通信技术、串口通信技术都是单片机常用的通信技术。单片机在工作中不仅是程序对输入、输出端口的控制，还要将数据和相关设备进行通信。笔者从单片机常用的几种通信技术做了介绍和分析，几种通信方式各具特点，选择一种更符合工作场景需求的通信方式才是最佳的通信方式。
【关键词】单片机通信技术 红外线通信 I2C总线通信 串口通信
随着生产技术水平的不断提高，电子产品朝着微型化、智能化的方向迅速发展，工业机器人、智能家居、互联网+等技术改变了人们的工作和生活方式，单片机迎来了高速的发展。在智能化的通信时代，单片机更要密切的和周边设备进行有效的通信，红外线通信方式、总线通信方式、串口通讯方式都是单片机通信技术的常用方式。
1 红外通信技术
红外线通信技术是利用了红外线的发射、接收技术，实现了远距离、无线控制，它有着设计简单、价格便宜等优点。
红外线是一种电磁波，波长在750 nm到1 mm之间。红外遥控器由键盘、振荡器、单片机和红外遥控器使用红外发光二极管（IRLED）产生红外线，红外发光二极管组成。键盘用于输入指令，振荡器产生可靠的频率稳定的信号，单片机检测键盘上按键的状态，并对红外信号进行调制，由发光二极管发出红外线。
红外接收器将接收到的红外线转换成电信号，然后交给单片机进行解码，从而接收到红外线遥控器发送的数据或指令，达到用红外遥控器控制单片机工作的目的。红外线电磁波不能被遮挡，也不能穿透房间，然而墙壁和天花板会反射红外线，由于电子产品中红外线的编码一般会不同，不会对同房间相邻设备造成干扰。红外线接收头可按入单片机普通I/O端口上，利用程序进行端口扫描通信，成本低、电路简单、具有性价比高的特点，现广泛应用于家用電子产品中。
2 12C总线通信技术
12C总线是由飞利浦公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送;如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件，然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下主机负责产生定时时钟和终止数据传送。
I2C总线中只需要一根数据线和一根时钟线，总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路，SCL（串行时钟线）和SDA（串行数据线）都是双向I/O线，接口电路为开漏输出，需通过上拉电阻接电源VCC。I2C总线简化了硬件电路PCB布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性。在单片机中用两只I/O端口分别作为时钟线SCL和数据线SDA，通过单片机内部程序去控制两端口对I2C总线上的设备进行启动、器件寻址、数据传输、应答、停止等时序控制，从而对I2C总线上的器件进行通信。单片机应用电路中，24008系列存储器中就是利用I2C总线控制技术实现的。
I2C总线是一个真正的多主机总线，如果两个或多个主机同时初始化数据传输，可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作为主机也可以作为从机，但同一时刻只允许有一个主机。数据传输和地址设定由软件设定，非常灵活。总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作。
3 串口通信技术
串行通信是指设备通信时按位（bit）发送和接收二进制数据的通信方式。单片机用串口RXD、RXD端口、地线和其它设备串口进行通信，由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。串行通信方式使用的数据线少，在通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验等。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配，单片机和其它通信设备才能准确的进行通信。目前常用的串口通信方式有RS-232C、RS-485等。
3.1 上位机PC和单片机的通信
上位机是可以直接发出控制命令的计算机。下位机是直接控制设备获取设备状况的控制器，如单片机。上位机发出命令给下位机，下位机得到指令后控制对应设备工作，同时将传感器等采集到的数据反馈给上位机，上位机以实现对检测量的实时监控，如屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度、工作状态等）信息。由于上位机PC串口的电平与单片机串口的逻辑电平不同，两者之间不能直接连接，需使用RS-232C接口芯片MAX232进行电平转换。MAX232不仅解决了电平匹配的问题，还可以增大通信距离。但如果要使用更高的通信速率和更远的距离，可以使用RS-485接口和MAX485驱动芯片来实现。如果电脑上没有串口接口，可使用USB转串口连接线，实现上位机和单片机串口的通讯。上位机可以通过VB、C#等编程语言编写上位机程序，上位机以良好的操作介面方便操作。下位机可以用C语言编程，将单片机连接的各种传感器采集到的数据，传递给上位机，上位机可以实时监控到传感器采集到的数据和控制终端设备的运行状态。上位机PC和单片机的通信，上位机图形介面操作简单直观，但不便于移动，常使用于设备相对固定的场合。
3.2 蓝牙设备和单片机的通信
蓝牙通信技术是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的低功耗、低成本无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。它利用短程无线链路取代专用电缆，不但免去相互之间连接的麻烦，而且便于人们在室内或户外流动操作。具有广泛的应用前景，正受到全球各界的广泛关注。蓝牙技术己从萌芽期进入了壮大发展期，在无线通信、消费类电子和汽车电子以及工业控制领域得到广泛的应用。类电子和汽车电子以及工业控制领域得到广泛的应用。蓝牙接收集成电路由和射频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）构成。在单片机终端采用蓝牙接收集成模块常有四个接线端，两个端口接电源，通信端口中RXD与单片机TXD相连，通信端口中TXD与单片机RXD相连，即读写端应交叉连接。在单片机端还应编写程序控制蓝牙集成电路，实现单片机和蓝牙集成电路的通信。由于蓝牙可以无线通信，故常应用于移动终端的控制，如智能家居中手机终端的APP软件通过蓝牙功能，可以连接到蓝牙集成电路中，蓝牙集成电路的串口可以将信息传送到单片机，实现了手机终端可以直接对单片机及控制电路进行有效的控制，实现了手机蓝牙和单片机的串口间的通信，常用于智能家居的控制。
在自动化、智能化快速发展的今天，单片机朝着更高、更快的方向发展，新型传感器的出现，新技术的变革都促进了单片机通信技术的飞跃。在单片机应用方案的设计中，稳压性、传输速率、性价比等都是需要重点考虑的因素，只用这样才能设计出较好的项目方案。