基礎(chǔ)： UART硬件連接 UART控制器 ? ? 一般情況下處理器中都會(huì)集成UART控制器，我們使用UART進(jìn)行通信時(shí)只需要對(duì)其內(nèi)部的相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置即可 Exynos4412下的UART控制器（Exynos4412的主頻是1000兆） 設(shè)置引腳功能的本質(zhì)是讓引腳在芯片內(nèi)部連接到某一個(gè)對(duì)應(yīng)的控制器上 這里可以設(shè)置為GPIO、UART和PWM三種功能 通信基礎(chǔ) -?并行和串行 并行通信： ?? ?例如：char?類型的數(shù)據(jù) 1個(gè)字節(jié)8位 BIT[0] - BIT[7]可以一次性傳送過去 串行通信： ?? ?過獨(dú)木橋 單工和雙工 ? ? 單工通信： ?? ?? ? 發(fā)送器? -> ?接收器 ?? ? 波特率（每秒鐘傳送的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)） ? ? 波特率用于描述UART通信是的通信速度，其單位為(bps bit per second)即每秒鐘傳送的bit的數(shù)量 一、URAT（Universal Asynchronous Receiver Transmitter） ? ? 通用異步收發(fā)器，是一種通用的串行、異步通信總線，該總線有兩條數(shù)據(jù)線，可以實(shí)現(xiàn)全雙工的發(fā)送和接收，在嵌入式系統(tǒng)中常用于主機(jī)與輔助設(shè)備之間的通信 異步：收發(fā)雙方時(shí)鐘不同步 如果連續(xù)發(fā)了兩個(gè)0或者兩個(gè)1或者多個(gè)1或0，如何去判斷1和0的個(gè)數(shù)？ ? ? 方式一：通過時(shí)間去判定，波特率，每秒鐘發(fā)送的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)，那這樣子可能會(huì)因?yàn)閮刹繖C(jī)器的時(shí)間有不同步而產(chǎn)生錯(cuò)位的情況 如何避免？ ? ? 采用串行通信方式，每次只允許一個(gè)位通過，這樣子就避免了錯(cuò)位的問題 串口通信可以避免累計(jì)誤差的出現(xiàn) UART存在的問題 1）電氣接口不統(tǒng)一

• ? ? UART只是對(duì)信號(hào)的時(shí)序進(jìn)行了定義，而未定義接口的電氣特性
• ? ? UART通信時(shí)一般直接使用處理器使用的電平，即TTL電平，但不同的處理器使用的電平存在差異，所以不同的處理器使用的UART通信時(shí)一般不能直接相連
• ? ? UART沒有規(guī)定不同器間連接時(shí)連接器的標(biāo)準(zhǔn)，所以不同期間之間通過UART通信時(shí)連接很不方便

2）抗干擾能力差 ? ? UART一般直接使用TTL信號(hào)來表示0和1，但TTL信號(hào)的抗干擾能力較差，數(shù)據(jù)在傳輸過程中很容易出錯(cuò) 3）通信距離極短 ? ? ?因?yàn)門TL信號(hào)的抗干擾能力較差，所以其通信距離也很短，一般只能用于一個(gè)電路板上的兩個(gè)不同的芯片之間的通信 二、RS232協(xié)議原理及應(yīng)用 ? ? 這是一個(gè)用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的連接器標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)連接器的每個(gè)引腳的作用加以規(guī)定，還對(duì)信號(hào)的電平加以規(guī)定 接口： ?? ?該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25引腳的DB-25連接器，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定）還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定；后來IBM的PC機(jī)將RS232簡(jiǎn)化成了DB-9在接器，后來成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)在工業(yè)控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三條線; 信號(hào)： ?? ?該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定邏輯“1”的電平為-5v到-15v，遼輯“0”的電平為+5v到+15v，選用該電氣標(biāo)準(zhǔn)的目的在于提高抗干擾能力，增大通信距離，其傳送距離一般可達(dá)15m; 電平轉(zhuǎn)換： ?? ?雖然很多處理器中都會(huì)集成UART控制器，但處理器產(chǎn)生的信號(hào)一般都是TTL信號(hào)并不是符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，所以一般我們還需要在處理器外部去添加電路對(duì)信號(hào)的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換; R232存在的問題

• ? ? 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容，所以需要使用電平轉(zhuǎn)換芯片才能與TTL電路連接
• ? ? 通信速度較低
• ? ? 易產(chǎn)生共模干擾，抗噪聲干擾性較弱
• ? ? 傳輸距離較短（15m）

三、RS485協(xié)議原理及應(yīng)用 ? ? ??該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義；使用該標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離（可達(dá)1500米）條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號(hào)，該標(biāo)準(zhǔn)允許連接多個(gè)收發(fā)器，即具有多站能力，這樣可以利用單一的RS485接口方便地建立起一個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò) 232和串口都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩個(gè)設(shè)備的通信協(xié)議，485可以形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，大概可以到32個(gè) 信號(hào)： ?? ?RS485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。兩線間的電壓差為+2v到+6v表示邏輯“1”，兩線間的電壓差為-2v到-6v表示邏輯“0”；使用差分信號(hào)能有效地減少噪聲信號(hào)的干擾，延長通信距離，RS485的通信距離可以達(dá)到1500m； RS485接口信號(hào)的電平比RS232降低了，所以不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便地與TTL電路連接 ? ? 差分信號(hào)： 差分傳輸是一種信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的振幅相同，相位相反。在這兩根線上的傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。信號(hào)接收端比較這兩個(gè)電壓的差值來判斷發(fā)送端發(fā)送的邏輯狀態(tài)。在電路板上，差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。 接口 ? ? RS485采用兩線制，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上，可以同時(shí)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)； ? ? 因?yàn)椴捎脙删€制，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都要使用這對(duì)差分信號(hào)線，發(fā)送和接收不能同時(shí)進(jìn)行，所以只能采用 半雙工的方式工作，編程時(shí)也需要加以處理 電平轉(zhuǎn)換 ?? ?雖然很多處理器中都會(huì)集成UART控制器，但處理器產(chǎn)生的信號(hào)一般都是TTL信號(hào)并不是符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，所以一般我們還需要在處理器外部去添加電路將TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào); RS485的優(yōu)勢(shì)

• 接口的信號(hào)電平值較低，不易損壞接口電路的芯片，且與TTL電平兼容，可方便地與TTL電路連接
• 通信速度快
• 抗噪聲干擾性強(qiáng)
• 傳輸距離較遠(yuǎn)(1500m)
• 可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)

485在編程時(shí)需注意收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行 四、IIC總線 ?? ?IIC總線是PhiLips公司在八十年代初推出的一種串行、半雙工總線，主要用于近距離、低速的芯片之間的通信；IIC總線有兩根雙向的信號(hào)線；一根數(shù)據(jù)線SDA用于收發(fā)數(shù)據(jù)，一根時(shí)鐘線SCL用于通信雙方時(shí)鐘的同步；IIC總線硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)常用于一個(gè)電路板上的各個(gè)芯片之間的通信。 ? ? IIC總線是一種多主機(jī)總線，連接在IIC總線上的器件分為主機(jī)和從機(jī)主機(jī)有權(quán)發(fā)起和結(jié)束一次通信，而從機(jī)只能被主機(jī)呼叫；當(dāng)總線上有多個(gè)主機(jī)同時(shí)啟用總線時(shí)，IIC也具備沖突檢測(cè)和仲裁的功能來防止錯(cuò)誤產(chǎn)生；每個(gè)連接到IIC總線上的器件都有一個(gè)唯一的地址(7bit)，且每個(gè)器件都可以作為主機(jī)也可以作為從機(jī)(同一時(shí)刻只能有一個(gè)主機(jī))，總線上的器件增加和刪除不影響其他器件正常工作；IIC總線在通信時(shí)總線上發(fā)送數(shù)據(jù)的器件為發(fā)送器，接收數(shù)據(jù)的器件為接收器； IIC總線通信過程

1. 主機(jī)發(fā)送起始信號(hào)啟用總線
2. 主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)指明從機(jī)地址和后續(xù)字節(jié)的傳送方向
3. 被尋址的從機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)回應(yīng)主機(jī)
4. 發(fā)送器發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（這一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)最后一位來決定除第一次發(fā)送的是主機(jī)發(fā)送給從機(jī)還是從機(jī)發(fā)給主機(jī)）
5. 接收器發(fā)送應(yīng)答信號(hào)回應(yīng)發(fā)送器... …(循環(huán)步驟4、5)
6. 通信完成后主機(jī)發(fā)送停止信號(hào)釋放總線

IIC總線尋址方式

1. ? ? IIC總線上傳送的數(shù)據(jù)是廣義的，既包括地址，又包括真正的數(shù)據(jù)
2. ?? ?主機(jī)在發(fā)送起始信號(hào)后必須先發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的高7位為從機(jī)地址，最低位表示后續(xù)字節(jié)的傳送方向，‘0'表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，'1'表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)；總線上所有的從機(jī)接收到該字節(jié)數(shù)據(jù)后都將這7位地址與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己被主機(jī)尋址，然后再根據(jù)第8位將自己定為發(fā)送器或接收器

起始信號(hào)和停止信號(hào)

• SCL為高電平時(shí)，SDA由高變低表示起始信號(hào)
• SCL為高電平時(shí)，SDA由低變高表示停止信號(hào)
• 起始信號(hào)和停止信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)出，起始信號(hào)產(chǎn)生后總線處于占用狀態(tài)，停止信號(hào)產(chǎn)生后總線處于空閑狀態(tài)

字節(jié)傳送與應(yīng)答 ? ? IIC總線通信時(shí)每個(gè)字節(jié)為8位長度，數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位，后傳送低位，發(fā)送器發(fā)送完一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后接收器必須發(fā)送1位應(yīng)答位來回應(yīng)發(fā)送器即一幀共有9位 同步信號(hào) ? ? IIC總線在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘線SCL為低電平期間發(fā)送器向數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)，在此期間數(shù)據(jù)線上的信號(hào)允許發(fā)生變化，時(shí)鐘線SCL為高電平期間接收器從數(shù)據(jù)線上讀取一位數(shù)據(jù)，在此期間數(shù)據(jù)線上的信號(hào)不允許發(fā)生變化，必須保持穩(wěn)定。 典型IIC時(shí)序 1）主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 2）從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 注：陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無陰影部分表示從機(jī)向主機(jī)傳送；A表示應(yīng)答，A非表示非應(yīng)答，S表示起始信號(hào)，P表示終止信號(hào) 3）主機(jī)先向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，然后從機(jī)再向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 停止有兩種方式 ? ? 1、主機(jī)不發(fā) ? ? 2、從機(jī)不接 五、SPI總線 ? ? SPI總線沒有起始信號(hào)和終止信號(hào) ?? ?SPI(Serial Per ipheral Interface)是串行外設(shè)接口的縮寫，SPI是一種高速的、全雙工、同步的串行通信總線；SPI采用主從方式工作，一般有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備；SPI需要至少4根線，分別是MISO（主設(shè)備Master輸入從設(shè)備Out輸出）、MOSI（主設(shè)備輸出從設(shè)備輸入)、SCLK（時(shí)鐘）、CS（片選)SPI使用引腳較少且布線方便，所以越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議; 什么時(shí)候會(huì)用到4根以上的線？ ?? ?多個(gè)從機(jī)的時(shí)候 尋址方式 ?? ?當(dāng)主設(shè)備要和某個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，主設(shè)備需要先向?qū)?yīng)從設(shè)備的片選線上發(fā)送使能信號(hào)（高電平或者低電平，根據(jù)從機(jī)而定）表示選中該從設(shè)備 通信過程 ?? ?SPI總線在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送高位，后傳送低位;數(shù)據(jù)線為高電平表示邏輯‘1’，低電平表示邏輯‘0’;一個(gè)字節(jié)傳送完成后無需應(yīng)答即可開始下一個(gè)字節(jié)的傳送；SPI總線采用同步方式工作， 時(shí)鐘線在上升沿或下降沿時(shí)發(fā)送器向數(shù)據(jù)線上發(fā)送數(shù)據(jù)，在緊接著的下降沿或上升沿時(shí)接收器從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)，完成一位數(shù)據(jù)傳送，八個(gè)時(shí)鐘周期即可完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送; 無應(yīng)答過程可能會(huì)存在主機(jī)一直在發(fā)，但是從機(jī)沒有接收到的情況 極性和相位 SPI總線有 四種不同的工作模式（00,01,10,11），取決于極性(CPOL)和相位(CPHL)這兩個(gè)因素 CPOL表示SCLK空閑時(shí)的狀態(tài) ?? ??? ?CPOL=O，空閑時(shí)SCLK為低電平 ?? ??? ?CPOL=1，空閑時(shí)SCLK為高電平 CPHA表示采樣時(shí)刻 ?? ??? ?CPHA=0，每個(gè)周期的第一個(gè)時(shí)鐘沿采樣 ?? ??? ?CPHA=1，每個(gè)周期的第二個(gè)時(shí)鐘沿采樣 IIC和SPI的異同 相同點(diǎn) ?? ?1.均采用串行步的方式 ?? ?2.均采用TTL電平，傳輸距離和應(yīng)用場(chǎng)景類似 ?? ?3.均采用主從方式工作 不同點(diǎn) ?? ?1.IIC為半雙工，SPI為全雙工 ?? ?2.IIC有應(yīng)答機(jī)制，SPI無應(yīng)答機(jī)制 ?? ?3.IIC通過向總線廣播從機(jī)地址來尋址，SPl通過向?qū)?yīng)從機(jī)發(fā)送使能信號(hào)來尋址 ?? ?4.IIC的時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位固定，SPI的時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位可調(diào) SPI缺點(diǎn) ? ? ? 需要占用主機(jī)較多的口線（每個(gè)從機(jī)都需要一根片選線）；? ?? ?只支持單個(gè)主機(jī)；? ?? ?沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù) 。 優(yōu)點(diǎn)： ? ?? 支持全雙工操作；? ?? ?操作簡(jiǎn)單；? ?? ?數(shù)據(jù)傳輸速率較高。

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本文名稱：五種通信總線協(xié)議詳解-創(chuàng)新互聯(lián)
URL分享：http://chinadenli.net/article36/edisg.html

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