当单片机内置 I/O 口数量不足时，需进行扩展。常见的扩展方法有并行扩展和串行扩展两种。并行扩展通过地址总线和数据总线连接 I/O 扩展芯片（如 8255A），可同时扩展多个 I/O 口，但占用资源较多；串行扩展则通过 SPI、I2C 等串行总线连接扩展芯片（如 MCP23S17、PCF8574），占用引脚少，但数据传输速度较慢。例如，在一个需要连接多个按键和 LED 的系统中，可使用 I2C 接口的 PCF8574 扩展 8 个 I/O 口，通过两线（SDA、SCL）即可实现通信。此外，还可利用单片机的 GPIO 模拟串行通信协议，进一步灵活扩展 I/O 功能。单片机可以通过扩展外围电路，实现更多的功能和应用场景。2SK2036

    单片机型号繁多，按数据总线宽度可分为 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位；按内核架构分为 51 内核、ARM 内核、AVR 内核等。8 位单片机（如经典的 8051、ATmega 系列）结构简单、成本低，适合对性能要求不高的控制场景，如玩具、小家电；32 位单片机（如 STM32、MSP430 系列）凭借强大的处理能力和丰富的外设资源，广泛应用于工业控制、汽车电子等领域。选型时需综合考虑性能需求（如运算速度、存储容量）、功耗要求、开发成本、生态支持等因素。例如，开发低功耗便携式设备可选 MSP430 系列；追求高性能与丰富外设则优先考虑 STM32 系列。合理选型是确保单片机应用成功的关键。STM32F429NIH7从简单的计算器到复杂的机器人，单片机都发挥着关键作用。

    单片机的通信接口包括串行通信（如 UART、SPI、I2C）和并行通信。UART（通用异步收发器）是较基本的串行通信方式，通过 RX 和 TX 两根线实现全双工通信，常用于单片机与 PC、蓝牙?？榈壬璞傅氖荽?，典型应用如 AT 指令控制蓝牙?？椤PI（串行外设接口）是高速同步串行通信协议，通过 MOSI、MISO、SCK 和 SS 四根线实现主从通信，常用于连接 Flash 存储器、LCD 显示屏等高速外设。I2C（集成电路总线）则是两线制串行通信协议，通过 SDA 和 SCL 两根线实现多主多从通信，广泛应用于传感器数据采集（如温湿度传感器 DHT22）。此外，USB、CAN 等通信接口也在特定领域得到应用，如 USB 接口用于单片机与电脑的高速数据传输，CAN 接口则常用于汽车电子和工业控制中的分布式通信。

    交通管理领域，单片机为智能交通系统的发展提供了有力支持。在交通信号控制方面，安装在交通灯上的单片机，通过检测实时交通流量，智能调节信号灯的变换时间，提高道路通行效率。例如，在车流量较大的路口，延长绿灯时间，减少车辆等待时间；在车流量较小的路口，缩短绿灯时间，避免资源浪费。在行人过街报警系统中，单片机与行人检测传感器配合，判断行人过街情况，及时发出报警提示，保障行人安全。在车载系统中，单片机用于监测车速、燃油消耗、GPS 定位等信息，实现车况分析与实时警报，提升驾驶安全性。单片机在智能仪表中扮演着重要角色，确保仪表的精确测量和可靠运行。

    医疗设备对精度和可靠性要求极高，单片机在其中发挥关键作用。例如，血糖仪通过单片机处理血液样本的电化学信号，快速计算出血糖值；输液泵通过单片机精确控制药液流速，避免人工调节误差。在监护设备中，单片机采集心电、血压、血氧等生理信号，进行滤波和分析，并通过显示屏或通信接口输出。便携式医疗设备（如智能手环、体温贴）则利用低功耗单片机实现长时间监测。例如，德州仪器的 MSP430 系列单片机因其较低功耗特性，广泛应用于可穿戴医疗设备?？稍谙弑喑痰牡テ?，允许开发者通过 USB 接口快速更新程序，极大提升产品功能迭代效率。RD36FM-T1/AZ

随着技术发展，单片机的性能不断提升，功能愈发强大。2SK2036

    在复杂工业场景中，多机通信与分布式控制系统依赖单片机实现高效协同。多机通信通过主从模式或对等模式，使多个单片机之间进行数据交换。主从模式下，主机负责协调任务分配与数据汇总，从机执行具体控制功能；对等模式则允许各单片机平等通信，适用于需要灵活组网的场景。分布式控制系统将多个单片机分散布置在不同节点，分别控制局部设备，通过通信网络（如 CAN 总线、Modbus 协议）连接成整体，实现集中管理与分散控制。例如，在大型自动化生产线中，每个工位由单独单片机控制，主控制器通过通信网络监控各工位状态，协调生产节奏，提高系统可靠性与扩展性。2SK2036