一、數(shù)據(jù)通信分類

計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送方式:有并行和串行兩種。

并行傳送的特點(diǎn)是;各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高。但需要的數(shù)據(jù)線多，因此傳送成本高。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于30米。

串行傳送的特點(diǎn)是;數(shù)據(jù)傳送按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低，但速度慢。串行數(shù)據(jù)傳送的距離可以從幾米到幾千公里。

按照通信方式分類:同步和異步

同步通信：帶時(shí)鐘同步信號傳輸。比如：SPI，IIC通信接口

異步通信：不帶時(shí)鐘同步信號。比如：UART(通用異步收發(fā)器)，單總線1-WIRE，CAN總線

在同步通訊中，收發(fā)設(shè)備上方會使用一根信號線傳輸信號，在時(shí)鐘信號的驅(qū)動(dòng)下雙方進(jìn)行協(xié)調(diào)，同步數(shù)據(jù)。例如，通訊中通常雙方會統(tǒng)一規(guī)定在時(shí)鐘信號的上升沿或者下降沿對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣。

在異步通訊中不使用時(shí)鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，它們直接在數(shù)據(jù)信號中穿插一些用于同步的信號位，或者將主題數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，以數(shù)據(jù)幀的格式傳輸數(shù)據(jù)。通訊中還需要雙方規(guī)約好數(shù)據(jù)的傳輸速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。

在同步通訊中，數(shù)據(jù)信號所傳輸?shù)膬?nèi)容絕大部分是有效數(shù)據(jù)，而異步通訊中會則會包含數(shù)據(jù)幀的各種標(biāo)識符，所以同步通訊效率高，但是同步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差小，稍稍時(shí)鐘出錯(cuò)就可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，異步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差較大。

二、 IIC （同步通信）

1、IIC概述 （ 同步通信 ）

IIC總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、 同步 、半雙工雙向的兩線式串口總線。

IIC只需要兩根線進(jìn)行通信，SDA（串行數(shù)據(jù)線）和SCL（串行時(shí)鐘線）

SCL線——負(fù)責(zé)產(chǎn)生同步時(shí)鐘脈沖。

SDA線——負(fù)責(zé)在設(shè)備間傳輸串行數(shù)據(jù)。該總線可以將多個(gè)I2C設(shè)備連接到該系統(tǒng)上。連接到I2C總線上的設(shè)備既可以用作主設(shè)備，也可以用作從設(shè)備

主設(shè)備負(fù)責(zé)控制通信，通過對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行初始化，來發(fā)送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生所需的同步時(shí)鐘脈沖。從設(shè)備則是等待來自主設(shè)備的命令，并響應(yīng)命令接收。主設(shè)備和從設(shè)備都可以作為發(fā)送設(shè)備或接收設(shè)備。無論主設(shè)備是作為發(fā)送設(shè)備還是接收設(shè)備，同步時(shí)鐘信號都只能由主設(shè)備產(chǎn)生。如果用通用IO口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。

1） IIC速率

三、SPI（同步全雙工通信）

SPI是串行外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，SPI的速率比I2C高，一般可以到幾十Mbps，不同的器件當(dāng)主機(jī)和當(dāng)作從機(jī)的速率一般不同。

SPI總線是同步、全雙工雙向的4線式串行接口總線。它是由“單個(gè)主設(shè)備+多個(gè)從設(shè)備”構(gòu)成的系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，只要任意時(shí)刻只有一個(gè)主設(shè)備是處于激活狀態(tài)的，就可以存在多個(gè)SPI主設(shè)備。常運(yùn)用于AD轉(zhuǎn)換器、EEPROM、FLASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間實(shí)現(xiàn)通信。為了實(shí)現(xiàn)通信，SPI共有4條信號線，分別是：

2） SPI典型應(yīng)用

SPI最典型的應(yīng)用是單主機(jī)單從機(jī)，下圖是接線方式，當(dāng)然也可以多從機(jī)

(1) 主設(shè)備出、從設(shè)備入（Master Out Slave In，MOSI）：由主設(shè)備向從設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的信號線，也稱為從設(shè)備輸入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。(2)主設(shè)備入、從設(shè)備出（Master In Slave Out，MISO）：由從設(shè)備向主設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的信號線，也稱為從設(shè)備輸出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。(3)串行時(shí)鐘（Serial Clock，SCLK）：傳輸時(shí)鐘信號的信號線。(4)從設(shè)備選擇（Slave Select，SS）：用于選擇從設(shè)備的信號線，低電平有效。SPI 的工作時(shí)序模式由CPOL（Clock Polarity，時(shí)鐘極性）和CPHA（Clock Phase，時(shí)鐘相位）之間的相位關(guān)系決定，CPOL 表示時(shí)鐘信號的初始電平的狀態(tài)，CPOL 為0 表示時(shí)鐘信號初始狀態(tài)為低電平，為1 表示時(shí)鐘信號的初始電平是高電平。CPHA 表示在哪個(gè)時(shí)鐘沿采樣數(shù)據(jù)，CPHA 為0 表示在首個(gè)時(shí)鐘變化沿采樣數(shù)據(jù)，而CPHA 為1 則表示在第二個(gè)時(shí)鐘變化沿采樣數(shù)據(jù)。

UART、SPI、I2C比較①I2C線更少，比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因?yàn)镮2C需要有

雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信。②SPI實(shí)現(xiàn)要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無所謂，因?yàn)樗怯袝r(shí)鐘的協(xié)議。③I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI復(fù)雜一點(diǎn)，但是連線也比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少。④UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開始傳。⑤SPI用片選信號選擇從機(jī)，I2C用地址選擇從機(jī)。

四、CAN（同步通信）

CAN是Controller Area Network的簡稱，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)分布式實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的功能復(fù)雜且智能。主要用于汽車通信。CAN總線網(wǎng)絡(luò)主要掛在CAN_H和CAN_L，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過這兩條線實(shí)現(xiàn)信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。

1） CAN電平邏輯

五、 1-WIRE

??單總線是美國DALLAS公司推出的外圍串行擴(kuò)展總線技術(shù)，與SPI、I2C串行數(shù)據(jù)通信方式不同，它采用單根信號線，既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。

1） 1-WIRE典型框圖

如下是1-WIRE的典型框圖，可以看到微處理器和1-WIRE器件之間只有一根線。