最全總線總結：UART、I2C、SPI、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB、SD卡、1-WIRE等
[導讀]在單片機開發(fā)中，UART、I2C、RS485等普遍在用，對它們的認識可能模棱兩可，本文把它們整理了一下。溫馨提示：本文較長，建議收藏起來慢慢看。UART通用異步收發(fā)器UART口指的是一種物理接口形式(硬件)。UART是異步，全雙工串口總線。它比同步串口復雜很多。有兩根線，一根TX...
在單片機開發(fā)中，UART、I2C、RS485等普遍在用，對它們的認識可能模棱兩可，本文把它們整理了一下。
溫馨提示：本文較長，建議收藏起來慢慢看。
UART通用異步收發(fā)器
UART口指的是一種物理接口形式(硬件)。
UART是異步，全雙工串口總線。它比同步串口復雜很多。有兩根線，一根TXD用于發(fā)送，一根RXD用于接收。
UART的串行數據傳輸不需要使用時鐘信號來同步傳輸，而是依賴于發(fā)送設備和接收設備之間預定義的配置。
對于發(fā)送設備和接收設備來說，兩者的串行通信配置應該設置為完全相同。
起始位：表示數據傳輸的開始，電平邏輯為“0” 。
數據位：可能值有5、6、7、8、9，表示傳輸這幾個bit 位數據。一般取值為8，因為一個ASCII 字符值為8 位。
奇偶校驗位：用于接收方對接收到的數據進行校驗，校驗“1” 的位數為偶數(偶校驗) 或奇數(奇校驗)，以此來校驗數據傳送的正確性，使用時不需要此位也可以。
停止位：表示一幀數據的結束。電平邏輯為“1”。
如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個輸入口，一個輸出口。
I2C總線
I2C總線是一種同步、半雙工雙向的兩線式串口總線。它由兩條總線組成：串行時鐘線SCL和串行數據線SDA。
SCL線——負責產生同步時鐘脈沖。
SDA線——負責在設備間傳輸串行數據。
該總線可以將多個I2C設備連接到該系統(tǒng)上。連接到I2C總線上的設備既可以用作主設備，也可以用作從設備。
主設備負責控制通信，通過對數據傳輸進行初始化，來發(fā)送數據并產生所需的同步時鐘脈沖。從設備則是等待來自主設備的命令，并響應命令接收。
主設備和從設備都可以作為發(fā)送設備或接收設備。無論主設備是作為發(fā)送設備還是接收設備，同步時鐘信號都只能由主設備產生。
如果用通用IO口模擬I2C總線，并實現雙向傳輸，則需一個輸入輸出口（SDA），另外還需一個輸出口（SCL）。
SPI串行外設接口
SPI總線是同步、全雙工雙向的4線式串行接口總線。它是由“單個主設備 多個從設備”構成的系統(tǒng)。
在系統(tǒng)中，只要任意時刻只有一個主設備是處于激活狀態(tài)的，就可以存在多個SPI主設備。常運用于AD轉換器、EEPROM、FLASH、實時時鐘、數字信號處理器和數字信號解碼器之間實現通信。
為了實現通信，SPI共有4條信號線，分別是：
- 主設備出、從設備入（Master Out Slave In，MOSI）：由主設備向從設備傳輸數據的信號線，也稱為從設備輸入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。
- 主設備入、從設備出（Master In Slave Out，MISO）：由從設備向主設備傳輸數據的信號線，也稱為從設備輸出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。
- 串行時鐘（Serial Clock，SCLK）：傳輸時鐘信號的信號線。
- 從設備選擇（Slave Select，SS）：用于選擇從設備的信號線，低電平有效。
- SPI 的工作時序模式由CPOL（Clock Polarity，時鐘極性）和CPHA（Clock Phase，時鐘相位）之間的相位關系決定，CPOL 表示時鐘信號的初始電平的狀態(tài)，CPOL 為0 表示時鐘信號初始狀態(tài)為低電平，為1 表示時鐘信號的初始電平是高電平。CPHA 表示在哪個時鐘沿采樣數據，CPHA 為0 表示在首個時鐘變化沿采樣數據，而CPHA 為1 則表示在第二個時鐘變化沿采樣數據。
UART、SPI、I2C比較
- I2C線更少，比UART、SPI更為強大，但是技術上也更加麻煩些，因為I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。
- SPI實現要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數據的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協(xié)議。
- I2C的速度比SPI慢一點，協(xié)議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。
- UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開始傳。
- SPI用片選信號選擇從機，I2C用地址選擇從機。
RS232串口通信
傳輸線有兩根，地線一根。電平是負邏輯：-3V~-15V邏輯“1”， 3V~ 15V邏輯“0”。
RS-232串口通信傳輸距離15米左右?？勺龅诫p向傳輸，全雙工通訊，傳輸速率低20kbps 。
下圖是DB9公頭和母頭的定義，一般用的最多的是RXD、TXD、GND三個信號。
TTL和RS-232互轉
單片機接口一般是TTL電平，如果接232電平的外設，就需要加TTL轉RS232的模塊。如下圖，可用芯片MAX232進行轉換。
RS422串口通信
RS-422有4根信號線：兩根發(fā)送、兩根接收和一根地線，是全雙工通信。
它有一個主設備，其余為從設備，從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。
RS485串口通信
RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。
采用兩線半雙工傳輸，最大速率10Mb/s，電平邏輯是兩線的電平差來決定的，提高抗干擾能力，傳輸距離長（幾十米到上千米）。
2V~ 6V邏輯“1”，-2~-6V邏輯“0”。
TTL轉成RS-485很常見，比如MAX485，參考電路如下：
RE引腳：接收器輸出使能（低電平有效）。
DE引腳：發(fā)送器輸出使能（高電平有效）?？梢灾苯油ㄟ^MCU的IO端口控制。
TTL
嵌入式里面說的串口，一般是指UART口。4個pin（Vcc,GND,RX,TX），用TTL電平。
PC中的COM口即串行通訊端口，簡稱串口。9個Pin，用RS232電平。
串口、COM口是指物理接口形式（硬件）；而TTL、RS-232、RS-485是指電平標準（電信號）。
單片機與PC通訊示意圖如下：
CAN總線
CAN是控制器局域網絡的簡稱，是一種能夠實現分布式實時控制的串行通信網絡。CAN總線的功能復雜且智能。主要用于汽車通信。
CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節(jié)點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。
每一個設備既可做主設備也可做從設備。CAN總線的通信距離可達10千米（速率低于5Kbps），速度可達1Mbps（通信距離小于40M）。
CAN電平邏輯
CAN總線采用"線與"的規(guī)則進行總線沖裁，1
下載文檔
