如何區分以下t通訊總線：SPI、I2C、UART、I2S、GPIO、SDIO、CAN ？
2017-10-15 14:39:21??????點擊：
總線，總線，總要陷進里邊。這世界上的信號都一樣，可是總線卻不計其數，讓人頭疼。
總的來說，總線有三種：內部總線、體系總線和外部總線。內部總線是微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級的互連；而體系總線是微機中各插件板與體系板之間的總線，用于插件板一級的互連；外部總線則是微機和外部設備之間的總線，微機作為一種設備，經過該總線和其他設備進行信息與數據交流，它用于設備一級的互連。
除了總線外，還有一些接口，它們是多種總線的集合體，或許說來者不拒。
SPI (Serial Peripheral Interface)：MOTOROLA公司提出的同步串行總線方法。高速同步串行口。3～4線接口，收發獨立、可同步進行。
因其硬件功用強大而被廣泛使用。在單片機組成的智能儀器和測控體系中。如果對速度要求不高，選用SPI總線形式是個不錯的挑選。它能夠節省I/O端口,進步外設的數目和體系的功用。規范SPI總線由四根線組成：串行時鐘線(SCK)、主機輸入/從機輸出線(MISO)。主機輸出/從機輸入線(MOSI)和片選信號(CS)。有的SPI接口芯片帶有中止信號線或沒有MOSI。
SPI總線由三條信號線組成：串行時鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI)。SPI總線能夠完結多個SPI設備相互銜接。供給SPI串行時鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master)，其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。主從設備間能夠完結全雙工通訊，當有多個從設備時，還能夠添加一條從設備挑選線。如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個輸出口(SDO)，一個輸進口(SDI)，另一個口則視完結的設備類型而定，如果要完結主從設備，則需輸入輸出口，若只完結主設備，則需輸出口即可，若只完結從設備，則只需輸進口即可。
I2C (Inter－Integrated Circuit)：由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于銜接微操控器及其外圍設備。
I2C總線用兩條線(SDA和SCL)在總線和設備之間傳遞信息，在微操控器和外部設備之間進行串行通訊或在主設備和從設備之間的雙向數據傳送。I2C是OD輸出的，大部分I2C都是2線的（時鐘和數據），一般用來傳輸操控信號。
I2C是多主控總線，所以任何一個設備都能像主控器一樣作業，并操控總線。總線上每一個設備都有一個絕無僅有的地址，依據設備它們自己的才能，它們能夠作為發射器或接納器作業。多路微操控器能在同一個I2C總線上共存。
UART：通用異步串行口，依照規范波特率完結雙向通訊，速度慢。
UART總線是異步串口，因而一般比前兩種同步串口的結構要雜亂許多，一般由波特率發生器(發生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接納器、UART發送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發送，一根用于接納。
UART是用于操控核算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它供給了RS-232C數據終端設備接口，這樣核算機就能夠和調制解調器或其它運用RS-232C接口的串行設備通訊了。作為接口的一部分，UART還供給以下功用：
將由核算機內部傳送過來的并行數據轉換為輸出的串行數據流。將核算機外部來的串行數據轉換為字節，供核算機內部運用并行數據的器材運用。在輸出的串行數據流中參加奇偶校驗位，并對從外部接納的數據流進行奇偶校驗。在輸出數據流中參加啟停符號，并從接納數據流中刪去啟停符號。處理由鍵盤或鼠標發出的中止信號（鍵盤和鼠標也是串行設備）。能夠處理核算機與外部串行設備的同步辦理問題。有一些比較高級的UART還供給輸入輸出數據的緩沖區，現在比較新的UART是16550，它能夠在核算機需求處理數據前在其緩沖區內存儲16字節數據，而一般的UART是8250。現在如果您購買一個內置的調制解調器，此調制解調器內部一般就會有16550 UART。
SPI、I2C和UART做個比較
SPI 和I2C這兩種通訊方法都是短間隔的，芯片和芯片之間或許其他元器材如傳感器和芯片之間的通訊。SPI和IIC是板上通訊,IIC有時也會做板間通訊,不過間隔甚短,不過超越一米,例如一些觸摸屏,手機液晶屏那些薄膜排線許多用IIC,I2C能用于代替規范的并行總線，能銜接的各種集成電路和功用模塊。I2C是多主控總線，所以任何一個設備都能像主控器一樣作業，并操控總線。總線上每一個設備都有一個絕無僅有的地址，依據設備它們自己的才能，它們能夠作為發射器或接納器作業。多路微操控器能在同一個I2C總線上共存這兩種線屬于低速傳輸。
而UART是使用于兩個設備之間的通訊，如用單片機做好的設備和核算機的通訊。這樣的通訊能夠做長間隔的。UART速度比上面兩者者快,最高達100K左右,用與核算機與設備或許核算機和核算之間通訊,但有用規模不會很長,約10米左右,UART長處是支撐面廣,程序規劃結構很簡略,跟著USB的開展,UART也逐步走向下坡。
I2S（Inter-IC Sound Bus）是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻 數據傳輸而擬定的一種總線規范。
I2S則大部分是3線的（除了時鐘和數據外，還有一個左右聲道的挑選信號），I2S首要用來傳輸音頻信號。如STB、DVD、MP3等常用
I2S規范中，既規則了硬件接口規范，也規則了數字音頻數據的格局。I2S有3個首要信號：1）串行時鐘SCLK，也叫位時鐘（BCLK），即對應數字音頻的每一位數據，SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數。2）幀時鐘LRCK，(也稱WS)，用于切換左右聲道的數據。LRCK為“1”表明正在傳輸的是左聲道的數據，為“0”則表明正在傳輸的是右聲道的數據。LRCK的頻率等于采樣頻率。3） 串行數據SDATA，就是用二進制補碼表明的音頻數據。
有時為了使體系間能夠更好地同步，還需求另外傳輸一個信號MCLK，稱為主時鐘，也叫體系時鐘（Sys Clock），是采樣頻率的256倍或384倍。
GPIO (General Purpose Input Output 通用輸入/輸出)或總線擴展器，運用工業規范I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。
當微操控器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當體系 需求選用遠端串行通訊或操控時，GPIO產品能夠供給額定的操控和監督功用。每個GPIO端口可經過軟件別離配備成輸入或輸出。Maxim的GPIO產品線包含8端口至28端口的GPIO，供給推挽式輸出或漏極開路輸出。供給微型3mm x 3mm QFN封裝。
GPIO的長處(端口擴展器)：
低功耗：GPIO具有更低的功率損耗(大約1μA，μC的作業電流則為100μA)。
集成IIC從機接口：GPIO內置IIC從機接口，即使在待機形式下也能夠全速作業。
小封裝：GPIO器材供給最小的封裝尺度 ― 3mm x 3mm QFN!
低成本：您不用為沒有運用的功用買單！
快速上市：不需求編寫額定的代碼、文檔，不需求任何保護作業！
靈敏的燈火操控：內置多路高分辨率的PWM輸出。
可預先斷定呼應時間：縮短或斷定外部事情與中止之間的呼應時間。
更好的燈火效果：匹配的電流輸出保證均勻的顯現亮度。
布線簡略：僅需運用2條IIC總線或3條SPI總線
SDIO
SDIO是SD型的擴展接口，除了能夠接SD卡外，還能夠接支撐SDIO接口的設備，插口的用處不止是插存儲卡。支撐 SDIO接口的PDA，筆記本電腦等都能夠銜接象GPS接納器，Wi-Fi或藍牙適配器，調制解調器，局域網適配器，條型碼讀取器，FM無線電，電視接納 器，射頻身份認證讀取器，或許數碼相機等等選用SD規范接口的設備。
SDIO協議是由SD卡的協議演化升級而來的，許多當地保留了SD卡的讀寫協議，一起SDIO協議又在SD卡協議之上添加了CMD52和CMD53指令。因為這個，SDIO和SD卡規范間的一個重要區別是添加了低速規范，低速卡的方針使用是以最小的硬件開始來支撐低速I/O才能。低速卡支撐相似調制解調器,條形碼掃描儀和GPS接納器等使用。高速卡支撐網卡，電視卡還有“組合”卡等，組合卡指的是存儲器+SDIO。
SDIO和SD卡的SPEC間的又一個重要區別是添加了低速規范。SDIO卡只需求SPI和1位SD傳輸形式。低速卡的方針使用是以最小的硬件開支來支撐低速I/O才能，低速卡支撐相似MODEM，條形掃描儀和GPS接納器等使用。對組合卡來說，全速和4BIT操作對卡內存儲器和SDIO部分都是強制要求的。
在非組合卡的SDIO設備里，其最高速度要只有到達25M，而組合卡的最高速度同SD卡的最高速度一樣，要高于25M。
CAN
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即操控器局域網，是國際上使用最廣泛的現場總線之一。開始，CAN被規劃作為轎車環境中的微操控器通訊，在車載各電子操控設備ECU之間交流信息，形成轎車電子操控網絡。比方：發動機辦理體系、變速箱操控器、儀表配備、電子骨干體系中，均嵌入CAN操控設備。
一個由CAN總線構成的單一網絡中，理論上能夠掛接無數個節點。實踐使用中，節點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。例如，當運用Philips P82C250作為CAN收發器時，同一網絡中允許掛接110個節點。CAN 可供給高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實時操控變得非常簡單。另外，硬件的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾才能。
CAN總線的特色：
1)能夠多主方法作業，網絡上恣意一個節點均能夠在恣意時間自動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通訊方法靈敏。
2)網絡上的節點可分紅不同的優先級，能夠滿足不同的實時要求。
3)選用非破壞性位裁定總線結構機制，當兩個節點一起向網絡上傳送信息時，優先級低的節點自動中止數據發送，而優先級高的節點可不受影響地持續傳送數據。
4)能夠點對點，一點對多點及大局播送幾種傳送方法接納數據。
5)直接通訊間隔最遠可達10km(速率4Kbps以下)。
6)通訊速率最高可達1MB/s(此刻間隔最長40m)。
總的來說，總線有三種：內部總線、體系總線和外部總線。內部總線是微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級的互連；而體系總線是微機中各插件板與體系板之間的總線，用于插件板一級的互連；外部總線則是微機和外部設備之間的總線，微機作為一種設備，經過該總線和其他設備進行信息與數據交流，它用于設備一級的互連。
除了總線外，還有一些接口，它們是多種總線的集合體，或許說來者不拒。
SPI (Serial Peripheral Interface)：MOTOROLA公司提出的同步串行總線方法。高速同步串行口。3～4線接口，收發獨立、可同步進行。
因其硬件功用強大而被廣泛使用。在單片機組成的智能儀器和測控體系中。如果對速度要求不高，選用SPI總線形式是個不錯的挑選。它能夠節省I/O端口,進步外設的數目和體系的功用。規范SPI總線由四根線組成：串行時鐘線(SCK)、主機輸入/從機輸出線(MISO)。主機輸出/從機輸入線(MOSI)和片選信號(CS)。有的SPI接口芯片帶有中止信號線或沒有MOSI。
SPI總線由三條信號線組成：串行時鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI)。SPI總線能夠完結多個SPI設備相互銜接。供給SPI串行時鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master)，其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。主從設備間能夠完結全雙工通訊，當有多個從設備時，還能夠添加一條從設備挑選線。如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個輸出口(SDO)，一個輸進口(SDI)，另一個口則視完結的設備類型而定，如果要完結主從設備，則需輸入輸出口，若只完結主設備，則需輸出口即可，若只完結從設備，則只需輸進口即可。
I2C (Inter－Integrated Circuit)：由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于銜接微操控器及其外圍設備。
I2C總線用兩條線(SDA和SCL)在總線和設備之間傳遞信息，在微操控器和外部設備之間進行串行通訊或在主設備和從設備之間的雙向數據傳送。I2C是OD輸出的，大部分I2C都是2線的（時鐘和數據），一般用來傳輸操控信號。
I2C是多主控總線，所以任何一個設備都能像主控器一樣作業，并操控總線。總線上每一個設備都有一個絕無僅有的地址，依據設備它們自己的才能，它們能夠作為發射器或接納器作業。多路微操控器能在同一個I2C總線上共存。
UART：通用異步串行口，依照規范波特率完結雙向通訊，速度慢。
UART總線是異步串口，因而一般比前兩種同步串口的結構要雜亂許多，一般由波特率發生器(發生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接納器、UART發送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發送，一根用于接納。
UART是用于操控核算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它供給了RS-232C數據終端設備接口，這樣核算機就能夠和調制解調器或其它運用RS-232C接口的串行設備通訊了。作為接口的一部分，UART還供給以下功用：
將由核算機內部傳送過來的并行數據轉換為輸出的串行數據流。將核算機外部來的串行數據轉換為字節，供核算機內部運用并行數據的器材運用。在輸出的串行數據流中參加奇偶校驗位，并對從外部接納的數據流進行奇偶校驗。在輸出數據流中參加啟停符號，并從接納數據流中刪去啟停符號。處理由鍵盤或鼠標發出的中止信號（鍵盤和鼠標也是串行設備）。能夠處理核算機與外部串行設備的同步辦理問題。有一些比較高級的UART還供給輸入輸出數據的緩沖區，現在比較新的UART是16550，它能夠在核算機需求處理數據前在其緩沖區內存儲16字節數據，而一般的UART是8250。現在如果您購買一個內置的調制解調器，此調制解調器內部一般就會有16550 UART。
SPI、I2C和UART做個比較
SPI 和I2C這兩種通訊方法都是短間隔的，芯片和芯片之間或許其他元器材如傳感器和芯片之間的通訊。SPI和IIC是板上通訊,IIC有時也會做板間通訊,不過間隔甚短,不過超越一米,例如一些觸摸屏,手機液晶屏那些薄膜排線許多用IIC,I2C能用于代替規范的并行總線，能銜接的各種集成電路和功用模塊。I2C是多主控總線，所以任何一個設備都能像主控器一樣作業，并操控總線。總線上每一個設備都有一個絕無僅有的地址，依據設備它們自己的才能，它們能夠作為發射器或接納器作業。多路微操控器能在同一個I2C總線上共存這兩種線屬于低速傳輸。
而UART是使用于兩個設備之間的通訊，如用單片機做好的設備和核算機的通訊。這樣的通訊能夠做長間隔的。UART速度比上面兩者者快,最高達100K左右,用與核算機與設備或許核算機和核算之間通訊,但有用規模不會很長,約10米左右,UART長處是支撐面廣,程序規劃結構很簡略,跟著USB的開展,UART也逐步走向下坡。
I2S（Inter-IC Sound Bus）是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻 數據傳輸而擬定的一種總線規范。
I2S則大部分是3線的（除了時鐘和數據外，還有一個左右聲道的挑選信號），I2S首要用來傳輸音頻信號。如STB、DVD、MP3等常用
I2S規范中，既規則了硬件接口規范，也規則了數字音頻數據的格局。I2S有3個首要信號：1）串行時鐘SCLK，也叫位時鐘（BCLK），即對應數字音頻的每一位數據，SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數。2）幀時鐘LRCK，(也稱WS)，用于切換左右聲道的數據。LRCK為“1”表明正在傳輸的是左聲道的數據，為“0”則表明正在傳輸的是右聲道的數據。LRCK的頻率等于采樣頻率。3） 串行數據SDATA，就是用二進制補碼表明的音頻數據。
有時為了使體系間能夠更好地同步，還需求另外傳輸一個信號MCLK，稱為主時鐘，也叫體系時鐘（Sys Clock），是采樣頻率的256倍或384倍。
GPIO (General Purpose Input Output 通用輸入/輸出)或總線擴展器，運用工業規范I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。
當微操控器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當體系 需求選用遠端串行通訊或操控時，GPIO產品能夠供給額定的操控和監督功用。每個GPIO端口可經過軟件別離配備成輸入或輸出。Maxim的GPIO產品線包含8端口至28端口的GPIO，供給推挽式輸出或漏極開路輸出。供給微型3mm x 3mm QFN封裝。
GPIO的長處(端口擴展器)：
低功耗：GPIO具有更低的功率損耗(大約1μA，μC的作業電流則為100μA)。
集成IIC從機接口：GPIO內置IIC從機接口，即使在待機形式下也能夠全速作業。
小封裝：GPIO器材供給最小的封裝尺度 ― 3mm x 3mm QFN!
低成本：您不用為沒有運用的功用買單！
快速上市：不需求編寫額定的代碼、文檔，不需求任何保護作業！
靈敏的燈火操控：內置多路高分辨率的PWM輸出。
可預先斷定呼應時間：縮短或斷定外部事情與中止之間的呼應時間。
更好的燈火效果：匹配的電流輸出保證均勻的顯現亮度。
布線簡略：僅需運用2條IIC總線或3條SPI總線
SDIO
SDIO是SD型的擴展接口，除了能夠接SD卡外，還能夠接支撐SDIO接口的設備，插口的用處不止是插存儲卡。支撐 SDIO接口的PDA，筆記本電腦等都能夠銜接象GPS接納器，Wi-Fi或藍牙適配器，調制解調器，局域網適配器，條型碼讀取器，FM無線電，電視接納 器，射頻身份認證讀取器，或許數碼相機等等選用SD規范接口的設備。
SDIO協議是由SD卡的協議演化升級而來的，許多當地保留了SD卡的讀寫協議，一起SDIO協議又在SD卡協議之上添加了CMD52和CMD53指令。因為這個，SDIO和SD卡規范間的一個重要區別是添加了低速規范，低速卡的方針使用是以最小的硬件開始來支撐低速I/O才能。低速卡支撐相似調制解調器,條形碼掃描儀和GPS接納器等使用。高速卡支撐網卡，電視卡還有“組合”卡等，組合卡指的是存儲器+SDIO。
SDIO和SD卡的SPEC間的又一個重要區別是添加了低速規范。SDIO卡只需求SPI和1位SD傳輸形式。低速卡的方針使用是以最小的硬件開支來支撐低速I/O才能，低速卡支撐相似MODEM，條形掃描儀和GPS接納器等使用。對組合卡來說，全速和4BIT操作對卡內存儲器和SDIO部分都是強制要求的。
在非組合卡的SDIO設備里，其最高速度要只有到達25M，而組合卡的最高速度同SD卡的最高速度一樣，要高于25M。
CAN
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即操控器局域網，是國際上使用最廣泛的現場總線之一。開始，CAN被規劃作為轎車環境中的微操控器通訊，在車載各電子操控設備ECU之間交流信息，形成轎車電子操控網絡。比方：發動機辦理體系、變速箱操控器、儀表配備、電子骨干體系中，均嵌入CAN操控設備。
一個由CAN總線構成的單一網絡中，理論上能夠掛接無數個節點。實踐使用中，節點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。例如，當運用Philips P82C250作為CAN收發器時，同一網絡中允許掛接110個節點。CAN 可供給高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實時操控變得非常簡單。另外，硬件的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾才能。
CAN總線的特色：
1)能夠多主方法作業，網絡上恣意一個節點均能夠在恣意時間自動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通訊方法靈敏。
2)網絡上的節點可分紅不同的優先級，能夠滿足不同的實時要求。
3)選用非破壞性位裁定總線結構機制，當兩個節點一起向網絡上傳送信息時，優先級低的節點自動中止數據發送，而優先級高的節點可不受影響地持續傳送數據。
4)能夠點對點，一點對多點及大局播送幾種傳送方法接納數據。
5)直接通訊間隔最遠可達10km(速率4Kbps以下)。
6)通訊速率最高可達1MB/s(此刻間隔最長40m)。
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