UART、I2C、SPI、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB、SD卡、1-WIRE、Ethernet.docx

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1、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。本文较长，阅读时间大约10分钟。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。推荐文章：STM32与51单片机串口通信实例。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DODlD2D3D4D5D6D7奇偶校勘位停止位数据位起始位：表示数据传输的开始

2、，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线一一负责产生同步时钟脉冲。SDA线一一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

3、。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)OSPl串行外设接口SPl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SPl

4、主设备。常运用于AD转换器、EEPRC)M、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。SCLKSCLKMOSIMOSiSPIMasterSPISlaveMISOMISOCSCS为了实现通信，SPl共有4条信号线，分别是：o主设备出、从设备入(MasterOutSlaveIn,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(SlaveInput/SlaveDataInzSISDI)0O主设备入、从设备出(MasterInSlaveOut,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(SlaveOutput/SlaveDataOut,SO/S

5、DO)0O串行时钟(SerialClock,SCLK):传输时钟信号的信号线。o从设备选择(SlaveSelectfSS):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CPOUClockPolarity时钟极性厢CPHNClockPhase,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。名称通讯方式传扬方式备注USART同步异步全双工可以根据需要配置成同步模式

6、(SPI,I2C)oUART异步全双工/I2C同步半双工/SPI同步全双工/备注：同步是指：发送方发出数据后.等接收方发回响应以后,才发下一个数据包的通讯方式。左先是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应.接看发送下一个数据包的通讯方式。UARTSPkI2C比较oI2C线更少，比UART、SPl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。oSPl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SPl则无所谓，因为它是有时钟的协议。oI2C的速度比SPl慢一点，

7、协议比SPl复杂一点，但是连线也比标准的SPl要少。oUART一帧可以传5/6/7/8位，I2C必须是8位。I2C和SPl都从最高位开始传。oSPl用片选信号选择从机，12C用地址选择从机。RS-232RS-422RS-485RS232串口通信传输线有两根，地线一根。电平是负逻辑:-3V-15V逻辑T,+3V+15V逻辑0。RS-232串口通信传输距离15米左右。可做到双向传输，全双工通讯，传输速率低20kbpso下图是DB9公头和母头的定义，一般用的最多的是RXD、TXDGND三个信号。DB9串口定义及接线参考DB9公头（针）DB9母头（孔）针脚编口名称功熊1DCD(DataCarrierD

8、etect)数据裁波检测2RXD(ReceivedData)串口散据喻人3TXD(TrasmittedData)串口散据输出4DTR(RataTerminalReady)数据终端就绪5GND(SignalGround)信号地线6DSR(DataSendReady)散据发送就绪7RTS(RequesttoSend)发送故据请求8CTS(ClfiartoSend)友送清除9Rl(RingIndicator)铃南指示TTL和RS-232互转单片机接口一般是TTL电平，如果接232电平的外设，就需要加TTL转RS232的模块。如下图，可用芯片MAX232进行转换。UllMAX2321112TlINRl

9、OUTTlOUTRlIN14TO-Pe-RXTXDRXD10-9T2INR2OUTT2OUTR2INTO-PC-TXC7 I 10luFCl+Cl-C2+C2-C32C27216V+VCCV-GND6150.1 III75ckiuFOJuFOJuFJDC33 _1_2_7T772 T00-ORS-232RS422串口通信RS-422有4根信号线：两根发送、两根接收和一根地线，是全双工通信。它有一个主设备，其余为从设备，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS232 t/h发送JDB9 夙 JDB9lHRl接收IRXP（按收）D 发送）D5V2n里就1：-I5V-3V造IH

10、OJ3V-HSV单片机与PC通讯示意图如下:COM RS232电平PC串口USB信号PCCAN总线CAN是控制器局域网络的简称，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。CAN总线的功能复杂且智能。主要用于汽车通信，相关文章：CAN总线详解。CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN，各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输，为了避免信号的反射和干扰，还需要在CAN.H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。每一个设备既可做主设备也可做从设备。CAN总线的通信距离可达10千米（速率低于5Kbps）,速度可达1Mbps（通信距离小于40M）。CAN电平逻辑CAN总线采用“线与的规则进行总线冲

11、裁，1&0为0,所以称0为显性，1为隐性。从电位上看，因为规定高电位为。，低电位为1，同时发出信号时实际呈现为高电位，从现象上看就像0覆盖了1,所以称。为显性，1为隐性。USB通信串行总线USB接口最少有四根线，其中有两根是数据线，而所有的USB数据传输都是通过这两根线完成。它的通信远比串口复杂的多。两根数据线采用差分传输，即需要两根数据线配合才能传输一个bit,因此是半双工通信，同一时间只能发送或者接收。USB规定，如果电压电平不变，代表逻辑1;如果电压电平变化，则代表逻辑0。USB母座A型接口一 D+ D- +4321USB母座B型接口+D-12n43一D+USB转TTL一般USB转串口都

12、是用CH340G芯片。用串口通信比USB简单，因为串口通信没有协议。SD卡SD卡是一种存储卡，可用于手机作为内存卡使用。嵌入式中，单片机与SD卡通信有两种模式:oSPl总线通信模式oSD总线通信模式缰号（按SD总线模式SPl总线模式SD卡引脚）名称描述名称描述1DAT3数据线3CS片选2CMD命令/响应MOSI数据输入3vSSl电源地vSSl电源地4VDD电源VDD电源5CLK时钟线SCK时钟线6VSS2电源地VSS2电源地7DATO数据线0MISO数据输出8DATl数据线1/9DAT2数据线2/值得注意的是，SD总线模式中有4条数据线；SPI总线模式中仅有一条数据线（MOSl和MlSe）不能同时读数据，也不能同时写数据）；这样在嵌入式中,单片机与SD卡通信时采用SD总线模式比SPl总线模式速度快几倍。I-WIRE总线I-Wire由美国DalIaS（达拉斯）公司推出，是一种异步半双工串行传输。采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。单总线的数据传输速率一般为16.