最全总线总结：UART、I2C、SPI、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB、SD卡、1-WIRE等

时间：2021-08-19 16:07:08

关键字： RS422 RS485 总线

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[导读]在单片机开发中，UART、I2C、RS485等普遍在用，对它们的认识可能模棱两可，本文把它们整理了一下。温馨提示：本文较长，建议收藏起来慢慢看。UART通用异步收发器UART口指的是一种物理接口形式(硬件)。UART是异步，全双工串口总线。它比同步串口复杂很多。有两根线，一根TX...

在单片机开发中，UART、I2C、RS485等普遍在用，对它们的认识可能模棱两可，本文把它们整理了一下。

温馨提示：本文较长，建议收藏起来慢慢看。

UART通用异步收发器

UART口指的是一种物理接口形式(硬件)。

UART是异步，全双工串口总线。它比同步串口复杂很多。有两根线，一根TXD用于发送，一根RXD用于接收。

UART的串行数据传输不需要使用时钟信号来同步传输，而是依赖于发送设备和接收设备之间预定义的配置。

对于发送设备和接收设备来说，两者的串行通信配置应该设置为完全相同。

起始位：表示数据传输的开始，电平逻辑为“0” 。

数据位：可能值有5、6、7、8、9，表示传输这几个bit 位数据。一般取值为8，因为一个ASCII 字符值为8 位。

奇偶校验位：用于接收方对接收到的数据进行校验，校验“1” 的位数为偶数(偶校验) 或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性，使用时不需要此位也可以。

停止位：表示一帧数据的结束。电平逻辑为“1”。

如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。

I2C总线

I2C总线是一种同步、半双工双向的两线式串口总线。它由两条总线组成：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。

SCL线——负责产生同步时钟脉冲。

SDA线——负责在设备间传输串行数据。

该总线可以将多个I2C设备连接到该系统上。连接到I2C总线上的设备既可以用作主设备，也可以用作从设备。

主设备负责控制通信，通过对数据传输进行初始化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。从设备则是等待来自主设备的命令，并响应命令接收。

主设备和从设备都可以作为发送设备或接收设备。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。

如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口（SDA），另外还需一个输出口（SCL）。

SPI串行外设接口

SPI总线是同步、全双工双向的4线式串行接口总线。它是由“单个主设备多个从设备”构成的系统。

在系统中，只要任意时刻只有一个主设备是处于激活状态的，就可以存在多个SPI主设备。常运用于AD转换器、EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器和数字信号解码器之间实现通信。

为了实现通信，SPI共有4条信号线，分别是：

主设备出、从设备入（Master Out Slave In，MOSI）：由主设备向从设备传输数据的信号线，也称为从设备输入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。
主设备入、从设备出（Master In Slave Out，MISO）：由从设备向主设备传输数据的信号线，也称为从设备输出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。
串行时钟（Serial Clock，SCLK）：传输时钟信号的信号线。
从设备选择（Slave Select，SS）：用于选择从设备的信号线，低电平有效。
SPI 的工作时序模式由CPOL（Clock Polarity，时钟极性）和CPHA（Clock Phase，时钟相位）之间的相位关系决定，CPOL 表示时钟信号的初始电平的状态，CPOL 为0 表示时钟信号初始状态为低电平，为1 表示时钟信号的初始电平是高电平。CPHA 表示在哪个时钟沿采样数据，CPHA 为0 表示在首个时钟变化沿采样数据，而CPHA 为1 则表示在第二个时钟变化沿采样数据。

UART、SPI、I2C比较

I2C线更少，比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。
SPI实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。
I2C的速度比SPI慢一点，协议比SPI复杂一点，但是连线也比标准的SPI要少。
UART一帧可以传5/6/7/8位，I2C必须是8位。I2C和SPI都从最高位开始传。
SPI用片选信号选择从机，I2C用地址选择从机。