科普：常見串口通訊協(xié)議

　　什么是串口通訊協(xié)議?串口通信時所用的協(xié)議傳輸方式，專業(yè)術(shù)語解釋就是：串口一發(fā)送的數(shù)據(jù)給串口二，兩者都采用特定的數(shù)據(jù)包格式，才能進行收發(fā)。如都采用的是RS232協(xié)議，那么他們之間就可以進行數(shù)據(jù)收發(fā)，這就是串口通信協(xié)議。

　　在說串口常見的幾種通信協(xié)議前，我們需要知道串口通信協(xié)議是包括的有內(nèi)部通信系統(tǒng)協(xié)議，和系統(tǒng)間協(xié)議的。

　　內(nèi)部系統(tǒng)協(xié)議：常見的有CAN協(xié)議、I2C協(xié)議、SPI協(xié)議

　　系統(tǒng)間協(xié)議：常見的有USART協(xié)議、UART協(xié)議、USB協(xié)議。

　　什么是內(nèi)部系統(tǒng)協(xié)議?內(nèi)部系統(tǒng)協(xié)議用于通信電路板上的兩個設(shè)備。在使用這些系統(tǒng)內(nèi)協(xié)議時，我們將不使用系統(tǒng)內(nèi)協(xié)議而擴展微控制器的外圍設(shè)備。使用系統(tǒng)內(nèi)協(xié)議會增加電路復(fù)雜度和功耗。使用系統(tǒng)內(nèi)協(xié)議，電路復(fù)雜度和功耗降低，成本降低，并且訪問數(shù)據(jù)非常安全。

　　什么是系統(tǒng)間協(xié)議?用于通信兩個不同設(shè)備的系統(tǒng)間協(xié)議。就像計算機與微控制器套件之間的通信一樣。通過內(nèi)部總線系統(tǒng)進行通信。

　　CAN協(xié)議

　　CAN代表控制器局域網(wǎng)，是一個串行通信協(xié)議。需要兩條線CAN高(H +)和CAN低(H-)，由Robert bosh公司于1985年開發(fā)的，用于車載網(wǎng)絡(luò)，基于面向消息的傳輸協(xié)議。

　　CAN協(xié)議常用于汽車、飛機和醫(yī)療系統(tǒng)中的電子網(wǎng)絡(luò)。

　　1970年代是汽車制造商開始引入新功能的時代，例如防抱死制動，空調(diào)，齒輪控制，中央操作門鎖等。這些功能確保了額外的接線和復(fù)雜的設(shè)計，從而增加了成本和風(fēng)險。為了克服這些問題，Robert Bosch在1980年代引入了CAN協(xié)議。此串行通信協(xié)議在1993年進一步標(biāo)準(zhǔn)化為ISO11898。正是CAN協(xié)議完全改變了高級傳感器之間的通信。

　　I2C協(xié)議

　　I2C總線是由飛利浦半導(dǎo)體公司開發(fā)的。其最初目的是提供一種將CPU連接到外圍設(shè)備芯片的簡便方法。嵌入式系統(tǒng)中的外圍設(shè)備通常作為內(nèi)存映射設(shè)備連接到微控制器。I2C僅需要兩條線即可將所有外設(shè)連接到微控制器。這些稱為SDA和SCL的有源線都是雙向的。SDA線是串行數(shù)據(jù)線，而SCA線是串行時鐘線。

　　I2C代表內(nèi)部集成電路。I2C只需兩條線即可將所有外設(shè)連接到微控制器。I2C只需兩條線SDA(串行數(shù)據(jù)線)和SCL(串行時鐘線)即可在設(shè)備之間傳輸信息，從屬通信協(xié)議的主控。每個從站都有一個唯一的地址。主設(shè)備發(fā)送目標(biāo)從設(shè)備的地址和讀/寫標(biāo)志。該地址與該設(shè)備打開的任何從設(shè)備匹配，其余從設(shè)備處于禁用模式。一旦地址匹配，在主機和該從機之間進行通信，并發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。發(fā)送器發(fā)送8位數(shù)據(jù)，接收器回復(fù)1未確認。通訊完成后，主站發(fā)出停止條件。

　　SPI協(xié)議

　　SPI代表串行外設(shè)接口，摩托羅拉開發(fā)的串行通信協(xié)議之一。有時SPI協(xié)議也稱為4線協(xié)議，需要實現(xiàn)MOSI，MISO，SS和SCLK.SPI協(xié)議用于通信主設(shè)備和從設(shè)備。主機首先使用頻率配置時鐘。然后，主機通過拉片選按鈕選擇特定的設(shè)備進行通信。選擇該特定設(shè)備并開始主機與該特定從機之間的通信。主機一次僅選擇一個從機，是一種全雙工通信協(xié)議。在未傳輸?shù)那闆r下，不限于8位字。

　　USART協(xié)議

　　USART代表通用的同步和異步發(fā)送器和接收器，是兩種協(xié)議的串口通信。數(shù)據(jù)電纜信號線標(biāo)記為Rx和TX。該協(xié)議用于逐字節(jié)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)以及時鐘脈沖。這是一種全雙工協(xié)議，意味著同時以不同的板速發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。不同的設(shè)備通過此協(xié)議與微控制器通信。

　　UART協(xié)議

　　UART代表通用異步發(fā)送器和接收器。UART協(xié)議是具有兩個有線協(xié)議的串口通信。數(shù)據(jù)電纜信號線標(biāo)記為Rx和Tx。串口通信通常用于發(fā)送和接收信號。被傳輸并與串口通信接收數(shù)據(jù)，而沒有類脈沖。UART接收數(shù)據(jù)字節(jié)并按順序發(fā)送各個位。

　　USAT協(xié)議在嵌入式系統(tǒng)中，通常作為 MCU 的外設(shè); 一般來說，由芯片引腳直接引出的一般是 TTL 電平，而中間接有轉(zhuǎn)換芯片的可能就是RS232電平。

　　UART是半雙工協(xié)議。半雙工意味著具有傳輸和接收數(shù)據(jù)的功能，但不能同時進行。大多數(shù)控制器在電路板上都有硬件UART。使用一條數(shù)據(jù)線來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有一個起始位、一個8位數(shù)據(jù)和一個停止位，表示8位數(shù)據(jù)傳輸一個人的信號是從高到低。例如：電子郵件、短信、對講機，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸設(shè)備串口服務(wù)器。

　　USB協(xié)議

　　USB代表通用串行總線。同樣，兩種協(xié)議的串行通信。數(shù)據(jù)電纜信號線標(biāo)記為D +和D-。此協(xié)議用于與系統(tǒng)外圍設(shè)備進行通信。USB協(xié)議用于向主機和外圍設(shè)備串行發(fā)送和接收數(shù)據(jù).USB通信需要基于系統(tǒng)功能的驅(qū)動程序軟件.USB設(shè)備可以在其上傳輸數(shù)據(jù)主機上沒有任何請求的總線?，F(xiàn)在，當(dāng)今大多數(shù)設(shè)備都在使用這種技術(shù)與USB協(xié)議進行通信。像計算機一樣使用USB與ARM控制器通信。USB以不同的模式傳輸數(shù)據(jù)。第一個是10 kbps至100 kbps的慢速模式;第二個是全速模式500kbps至10mbps，高速模式25mbps至400Mbps，USB最大電纜長度為4米。

　　例如：集線器、開關(guān)、鼠標(biāo)、鍵盤、筆式驅(qū)動器。