基于ARM-Linux和单片机的数据通信系统设计是一种常见的嵌入式系统架构，旨在提升原有单片机系统的性能和功能，同时保持系统的可重用性和集成性。该设计通常用于需要扩展原有功能或引入更高级特性（如网络连接、文件管理等）的场合。
在这个设计中，ARM处理器作为主控制器，运行Linux操作系统，提供强大的处理能力和丰富的软件支持。Linux操作系统以其开源、稳定和强大的网络及文件系统功能，被广泛应用于各种嵌入式设备。另一方面，单片机（如C8051F120）则继续保持对特定硬件接口或低级控制任务的处理，如SPI（串行外围接口）通信，因其低功耗和高效能而在嵌入式领域中广泛应用。
SPI总线是ARM-Linux和单片机之间数据通信的主要桥梁。SPI是一种同步串行通信协议，支持全双工通信，可以实现高速数据传输，适用于连接微控制器和各种外设。在本设计中，通过SPI总线，ARM-Linux系统可以与单片机进行数据交换，从而扩展系统的功能，例如，可以实现从单片机采集数据并由Linux系统进行进一步处理，或者控制单片机执行特定任务。
硬件设计方面，需要考虑ARM处理器的选择，比如LPC3250，它是一款高性能的ARM Cortex-A8核心的处理器，适合运行Linux系统。同时，需要设计适当的接口电路，确保ARM和单片机之间的SPI通信正确无误。此外，单片机的裸机程序设计是关键，需要编写能够正确控制SPI接口并进行数据交换的代码。
在Linux环境下，驱动程序开发是必不可少的。需要编写SPI设备驱动，使得Linux内核能够识别并操作SPI总线。一旦驱动完成，就可以在用户空间编写应用程序，利用系统调用来访问驱动，实现与单片机的通信。测试驱动的应用程序设计通常包括读写测试，确保数据传输的正确性和实时性。
经过测试，这种基于ARM-Linux和单片机的数据通信系统表现出稳定性和可靠性，证明了其在实际工程应用中的价值。这样的系统设计方法不仅可以避免完全替换原有系统带来的大量工作，还能有效提升系统的性能和扩展性，适应不断发展的技术需求。因此，对于需要升级原有单片机系统，同时保持兼容性的项目来说，这是一个非常实用且经济的解决方案。
