通信教程02_几种常见串行通信及基础原理
本教程由作者strongerHuang于2019年09月原创发布。
标签：串口、 并口、 通信
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1写在前面
2基本概念
2.1 UART
UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器。
USART：Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器。
USART可以理解为UART和USRT二合一的通信接口，一个是同步通信，一个是异步通信。
2.2 I²C
I²C：Inter-Integrated Circuit，字面上的意思是集成电路之间，它其实是I²C Bus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线。
2.3 SPI
SPI：Serial Peripheral Interface，串行外设接口，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。
QSPI是Queued SPI的简写，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。
QSPI是在SPI协议的基础上，对其增加了队列传输机制，传输过程不需要CPU干预，极大的提高了传输效率。
2.4 CAN
CAN：Controller Area Network，控制器局域网络。
CAN 总线是一种应用广泛的现场总线 ,在工业测控和工业自动化等领域有很大的应用前景。
2.5 USB
USB：Universal Serial Bus，通用串行总线。
USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术。
3通信原理（基础）
这几种常见串行方式基础的通信原理不难，网上教程也有很多，这里给大家整合一下。
3.1 UART
UART通信一般是3线，当然也有单线半双工模式。
UART连接方式：
UART通信数据格式：
这一节详细更多内容请参看《通信教程01》中串行通信章节。
3.2 I²C
I²C是串行同步通信方式，一般是2线（SDA数据线、SCL时钟线），一主多从的通信方式。
I2C连线方式：
SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）都是双向I/O线，接口电路为开漏输出．需通过上拉电阻接电源VCC。当总线空闲时．两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏电路．在总线上消耗的电流很小。
I2C一般是地址+数据+ACK方式，基础的数据格式：
3.3 SPI
SPI应用非常广泛，通常用于在微控制器和小型外设（如移位寄存器，传感器和SD卡）之间发送数据的接口总线。
SPI通信主要使用3线（SCK、MOSI、MISO）进行通信：
但是SPI也用于多从机通信，此时，会多处一个CS片选信号线。
多从机接线方式：
当然，还有类似I2C多从机，通过寻址方式实现：
SPI通信协议比I2C要简单的多，没有过多的数据处理。
3.4 CAN
CAN通信是相对前面3种更复杂的一种局域网络，不管是硬件，还是软件协议都更加复杂。
这里不详细讲述，可以关注我公众号『strongerHuang』，回复【CANOpen系列教程】，里面有关于CAN从底层硬件、协议、到上层软件的详细内容。
3.5 USB
前不久才写了关于USB的相关内容：USB4规范正式公布，传输带宽高达40Gbps
USB是生活中常见的一种串行通信接口，主要4线（D+ D- VCC GND）：
USB设备端的D-或D+数据线连接1.5K欧姆的上拉电阻。当设备插入PC机的时候，会将PC机的D-或D+端的电压拉高，当PC机在D-或D+端检测到高电平时，就知道有设备插入了。
如果是PC机D-端被拉高，接入的则是USB低速设备；如果是PC机D+端被拉高，接入的则是USB全速或高速设备，具体是全速设备还是高速设备，会由PC机和USB设备发包握手确定。
USB传输速度有：低速1.5Mbps(USB1.0协议)、全速12Mbps(USB1.1协议)、高速480Mbps(USB2.0协议)、超高速5Gbps(USB3.0协议)等。
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5最后
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