低端通信常用通信协议IIC，SPI，UART

任何一个微处理器都包括有一定数量的外设和部件，但如果各个部件都용一组线路与CPU直接相连，连线就太复杂了。为了简化硬件电路设计以及简化系统结构，采用一组线路，配置适当的接口电路，与外设相连接。在整个系统中用到的通信协议可以分为：内部总线、外部总线、系统总线。

内部总线：

微机内部各各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片的一级互联，

系统总线：

微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互联，

外部总线：

微机和外部设备之间的总线，用于设备的一级互联。

广义上讲，计算机通信方式可分为并行通信和串行通信，其中串行通信分为异步模式和同步模式两种

 

内部总线：

1. IIC，用两根线SCL和SDA，只有一根数据线，因此是半双工同步传输协议，有回复信号ACk，指定一次传输的字节数。

• 写时序
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• 读时序：
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• start位：scl高电平的时候，sda出现下降沿；
• stop位：scl高电平时，sda出现上升沿；
• 数据传输有效的条件：scl为高电平时，sda保持稳定不变。scl低电平期间，sda才可以变。没传送一个字节的数据后，跟一个低电平0表示应答。控制读写的命令由器件地址的最后一位，0表示主机往从机写数据，反之是读数据。

1. SPI串行外围设备接口：四根线，CS、MOSI、MISO、CLK同步传输协议，无回复信号，不指定一次传输字节数，

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• 其数据的传输是由串行同步时钟信号clk控制的。主机产生的CLK一方面控制主机的移位寄存器，另一方面控制从机的移位寄存器。
• CLK可以设置成不同的极性（CPOL）和相位（CPHA）
• CPOL用于决定总线空闲的时候，clk的输出是高电平还是低电平，CPOL为零时总线空闲输出高电平，否则输出低电平
• CPHA用于决定何时进行信号的采样，为1时，在CLK的第二个跳边沿采样；为0是在CLK第一个跳边沿采样。

1. SCI串行通信接口：是一种通用的异步通信接口
2. CAN现场总线，可以分布式控制和实时控制，只有两根线与外部互联，且内部集成了错误探测和管理模块

系统总线：

• ISA、EISA、VESA
• PCI总线支持突发读写，最大传输速率132MB/s
• CompactPCI：当前第一个无源总线地板结构的PCI系统

外部总线：

• RS232-C（物理层的电气接口标准）：标准设有25条信号线，包括一个主通道和和一个辅助通道，多数情况下使用主通道，一般采用一个tx，一个rx，一个GND线即可以实现全双工通信。该标准规定驱动电容有2500pF的电容负载，通信距离因此受限，每米的电缆传输距离越小，通信距离越大。而且，RS232属于单端信号传送，存在共地噪声和不能一直共模干扰的问题，因此一般在20m范围内通信。
  • 　　【uart传输数据的顺序就是：刚开始传输一个起始位，接着传输数据位，接着传输校验位(可不需要此位)，最后传输停止位。这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。】
  • 　　uart：规定编码格式、bit rate 、产生通信所需要的bit流的标准。
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• • 　　rs232与rs485只是规定了电气特性和各个引脚的功能定义，-3V~-15V表示1，+3V~+15V表示0
  • 　　RS232与TTL传输数据时的时序对比如下：

• • 　　max3232之类芯片的作用就是把TTL电平转化为RS232电平。SOC芯片输出的通常是TTL可以由芯片之间驱动，转换芯片就是RS232，RS232通常出现在传统的PC和服务器领域，而TTL用于嵌入式设备。
• RS485传输距离相对大的多10m-1000m左右。RS485属于平衡发送和差分接收。可抑制共模干扰，总线上有高灵敏度的收发器，能检测低电压，因此传输到远处可以恢复。但是是半双工的工作方式，可以实现多点互联，可联网形成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。
• IEEE-488总线：上述两种外部总线是串行总线，而IEEE-488总线是并行总线接口标准。IEEE-488总线用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米，信号传输速度一般为500KB/s，最大传输速度为1MB/s。
• USB总线：基于通用连接技术，可实现外设的简单快速连接，特点：快速（12Mbps）、通用、可以为外设提供电源。

 

补充IIC、SPI、UART的异同点以及适用场景：

IIC和SPI都是同步传输协议，有时钟信号，一条总线上可以挂多个设备，IIC区分从机是基于器件的地址以及一次传输的数据帧的大小，而SPI是基于片选线区分，但是SPI的速度要快得多在几Mbps-10+Mbps，IIC一般是100kbs、400kbs、1Mbps。IIC的管脚都是开漏输出，需要外接上拉电阻，阻值根据总线速度计算，400kbs时采用2.2k的电阻。

UART不同于上述两种，是一种异步传输，而且速度比较慢，一般低于115200bps。