常用的通信接口有哪些？详解分析

[导读]常用的通信接口有以下几种：PCI接口，这种接口的显卡已经不多见了，只有较老的PC上才有，厂商也很少推出此类接口的产品。PCIE接口，这是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的。它代表着下一代I/O接口标准。目前最新的版本为PCI-E 2.0，主要在数据传输速度上做出了重大升级，即从以前的2.5Gbps总线频率翻倍至5.0Gbps。

常用的通信接口有以下几种：PCI接口，这种接口的显卡已经不多见了，只有较老的PC上才有，厂商也很少推出此类接口的产品。PCIE接口，这是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的。它代表着下一代I/O接口标准。目前最新的版本为PCI-E 2.0，主要在数据传输速度上做出了重大升级，即从以前的2.5Gbps总线频率翻倍至5.0Gbps。

还有串行接口，又称“串口”，也称串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口。常见的有一般电脑应用的RS-232(使用 25 针或 9 针连接器)和工业电脑应用的半双工RS-485与全双工RS-422。

UART，全称Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器，是一种常用的串行通信协议设备。它分为RS-232、RS-485等类型，特点是传输速率较慢，但距离较远，通常用于长距离的通信。USART，全称Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步和异步收发器。它既可以当做异步通信协议设备，也可以当做同步通信协议设备，其传输速率通常比UART快。

同步串行接口类的有SPI，全称Serial Peripheral Interface，串行外设接口，是一种高速、全双工、同步的通信总线，常用于微控制器和存储器等之间的通信。IIC，全称Inter-Integrated Circuit，集成电路总线，是一种双向、两线制的同步串行总线，常用于低速的数据传输，如传感器、存储卡等之间的通信。

还有计算机常用的RS-232，全称是EIA RS-232，它是一种异步传输标准接口，是常用的串行通讯接口标准之一。特点是传输速率较慢但可靠性较高，常用于连接计算机和调制解调器等设备之间的通信。RS-485，全称是EIA RS-485，它也是一种常用的串行通讯接口标准之一。特点是传输速率较慢但可靠性较高，常用于连接计算机和调制解调器等设备之间的通信。

接下来挑选大家常用的几个通信接口进行说明，详细介绍一下这些通信接口。

电脑内部和一些高端仪器仪表上面常见的PCIe接口，全称PCI-Express，是由PCI-SIG组织发布的一种用于替代PCI总路线的新一代高速串行总线与接口。在硬件上，PCIe接口有M.2接口形式和PCle标准插槽两种存在形式。它具有高带宽、高速率、低延迟、高可靠性、易扩展等优点，被广泛应用于显卡、固态硬盘(PCle接口形式)、无线网卡、有线网卡、声卡、视频采集卡等设备之间的连接。

PCIe插槽有x1、x2、x4、x8、x12、x16和×32共计7种版本，对应1/2/4/8/12/16/32通道。在目前的主板上，PCIe插槽主流的版本主要集中在PCI-Ex1/x4/x8/x16四种。

PCIe作为高速差分串行接口，用于替代PCI单端并行接口。在进行物理层信号测试时，不同于PCI利用同步时钟(33MHz)进行数据读写，PCIe通过高达2.5Gbps的速率对信号进行收发操作，硬件测试时主要关注其参考时钟(100MHz)和差分收发信号(2.5Gbps或5Gbps)。

PCIe接口硬件特性非常复杂，包括基本标准(Base)和CEM标准(Card Electromechanical)。前者主要描述PCIe的基本结构、协议、链路层、物理层以及软件接口，适用于所有PCIe接口;后者重点关注PCIe接口在PCI桌面/服务器中的应用策略，包括各种类型的插卡的定义与使用等。两个规范互有关联。要理解芯片级互连的硬件(电气)特性要求，需要深入分析两个规范。

UART，全称Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，是一种常见的串行通信协议设备，常用于主机和辅助设备之间的数据传输。UART的工作原理是基于异步通信方式，异步通信是指数据的传输不需要时钟信号进行同步，而是使用起始位、数据位、校验位和停止位来确定数据的开始和结束。UART有两种常见的通信方式：全双工和半双工。在全双工通信中，主机和辅助设备可以同时发送和接收数据。而在半双工通信中，主机和辅助设备交替进行发送和接收。UART在嵌入式系统中有广泛的应用，它可以用于与各种外部设备进行通信，例如传感器、LCD显示屏、无线模块等。通过使用UART通信，嵌入式系统可以与外部设备进行数据交换和控制。

SPI，全称Serial Peripheral Interface，即串行外围设备接口，是一种高速、全双工、同步的通信总线，常用于微控制器和其外围设备之间的通信。

SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。它是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是主从结构的，通常有一个主设备和一个或多个从设备。它通过四根线进行通信：串行时钟(SCK)、主设备输出/从设备输入(MOSI)、主设备输入/从设备输出(MISO)以及从设备选择(NSS)。

SPI通信协议支持多种数据传输模式，包括单向传输、双向单线传输和双向双线传输。同时，它支持8或16位传输帧格式选择，主或从操作，多主模式以及动态改变主/从操作模式等特性。现在越来越多的芯片集成了SPI这种通信协议，例如STM32也有SPI接口。这主要是因为SPI接口在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。