前言

参考文章/博主

概念

  • 通信接口

内部通信接口: 主要用于板级信号传输，通常应用于设备内部，特点是速度快，距离短，常用的有 UART，IIC，SPI 等接口。

外部通信接口: 主要用于设备级信号传输，通常应用于设备之间，特点是速度慢，距离远(差分传输)，常用的有 RS-232，RS-485，CAN等接口。

  • 通信方式单工

① 信号只能单方向传输

② 半双工/准双工

信号可以双方向传输，但同一时刻只能一个方向传输，比如 IIC，RS-485，CAN

③ 全双工

信号可以同时双方向传输，比如 UART，SPI，RS-232

  • 同步传输与异步传输

① 同步传输

具有同步时钟，比如IIC，SPI

需要外界的时钟信号进行通信，是把数据字节组合起来一起发送，这种组合称之为帧，其传
输速度比异步传输快

② 异步传输

没有同步时钟，通信双方按约定速率传输，比如UART

是一种典型的基于字节的输入输出，数据按每次一个字节进行传输，其传输速度低

  • 通信网络

① 一对一传输，不能构成总线网络，比如 UART，RS-232

② 一对多传输，可以沟通总线网络，通过地址或片选识别，比如 IIC，SPI，RS-485，CAN

  • 并行通信

并行通信是指同时发送各个数据位（bit），使用并行通信发送8个比特位的示意图如图所示：

  • 串行通信

串行通信是指一个接一个地发送各个比特位，一般地，并行通信的速度比串行通信的速度更快，但所需要的数据引脚也更多，通过串行通信发送8个比特位的示意图如图所示：

请说明总线接口USRT、I2C、USB的异同点

UART：通用异步串行口，速率不快，可全双工，结构上一般由波特率产生器、UART发送器、UART接收器组成，硬件上两线，一收一发

I2C：双向、两线、串行、多主控接口标准。速率不快，半双工，同步接口，具有总线仲裁机制，非常适合器件间近距离经常性数据通信，可实现设备组网

SPI：高速同步串行口，高速，可全双工，收发独立，同步接口，可实现多个SPI设备互联，硬件3~4线

USB：通用串行总线，高速，半双工，由主机、hub、设备组成。设备可以与下级hub相连构成星型结构

RS232和RS485通讯接口有什么区别？

  1. 传输方式不同。 RS232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 而 RS485 则采用平衡传输，即差分传输方式
  2. 传输距离不同。 RS232 适合本地设备之间的通信，传输距离一般不超过 20m 。而 RS485 的传输距离为 几十米到上千米
  3. 设备数量。 RS232 只允许一对一通信，而 RS485 接口在总线上是允许连接多达 128 个收发器
  4. 连接方式。 RS232，规定用电平表示数据，因此线路就是单线路的，用两根线才能达到全双工的目的；而 RS485， 使用差分电平表示数据，因此，必须用两根线才能达到传输数据的基本要求，要实现全双工，必需用 4根线

总结：从某种意义上，可以说，线路上存在的仅仅是电流，RS232/RS485 规定了这些电流在什么样的线路上流动和流动的样式。

UART

定义 ：UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信(没有时钟线)。该总线双向通信，可以实现 全双工传输和接收(因为发送和接收的线分开的)。

在单片机产品设计中，UART主要用于设备与设备之间的通讯，设备与传感器之间的通信。例如通过RS-485接口，构成工业设备系统总线。

UART没有时钟线，所以想要通信，需要提前就传输速度达成共识(设置相同的波特率）

比特率和波特率是不一样的东西，但是有时候它们正好又相等

比特率就是单位时间内传输了多少位（比特），单位是bit/s

波特率是单位时间内传输了多少 符号，这个 符号 就是编码(调制)，原本一位一位来看，只有两种离散值0和1，但是经过调制假设现在是两位两位来看就又有多种离散值了

  • 01001111这串信号，比特率还是8b/s，即一秒传8位，如果我们四位四位来看（即一个符号4位），波特率是多少呢？（也就是每秒能传多少个符号呢）

一个符号4位，一秒能传8位，所以一秒传2个符号。2 = 8 / 4

所以公式等于：比特率 = 波特率×log2(N)\text{比特率 = 波特率}\times log2(N)，N表示有几种离散值

波特率越大，一次传输的位数越多，但是后面解调所需的时间也就越大

UART可以分两层，物理层和协议层

  • 物理层

规定具体的物理实现标准，即接口标准

  • 协议层

默认高电平是由于上拉电阻的原因

数据发送是 先发低再发高

当总线处于空闲状态时，线路保持 高电平，发送数据前会发送一个 0，让总线从高电平变成低电平(起始位),然后发送8位数据，发完后发送一个 1，表示停止，让总线回到高电平状态

关于这个奇偶校验位，又分为 奇校验 和 偶校验，在奇校验模式下，校验位的数值是0或1，以保证整个数据帧中所有数据位（包括校验位）中“1”的数量是奇数，而在偶校验模式下，校验位的数值也是0或1，但是要保证所有数据位（包括校验位）中“1”的数量是偶数