RS-232、RS-485、USART、I2C、SPI、CAN总结

每种协议分以下几个参数介绍:

  1. 设备数量:一对一、一对多、多对多
  2. 全双工(同时收发),半双工(收发不能同时)
  3. 通信距离
  4. 通信速度
  5. 接线个数和通信方式:异步通信(无时钟线)、同步通信(有时钟线)
  6. 逻辑电平

1 RS-232

  1. 一对一。
  2. 全双工。
  3. 最长通信距离20米左右。
  4. 通信速度最快20Kbps。。
  5. 标准接口最早为25根线,后改为9根线,最少3根线,RXD,TXD,GND,只发送或只接受则只需要2根线,若已经共地则只需要1根线。
  6. 电平传输方式,-5V到-15V为逻辑1,5V到15V为逻辑0。

2 RS-485

  1. 一对多,最多128个。
  2. 半双工,主设备先发送询问信息,被询问从设备返回信息。
  3. 最长通讯距离1200米。
  4. 通信速度最快10Mbps(最长距离时通信速度为100Kbps以下)。
  5. 标准接口9根线,使用只需要2根,A(Data+),B(Data-)。
  6. 差分传输方式,A-B在2V到6V之间为逻辑0,在-2V到-6V之间为逻辑1。

3 USART

与RS232逻辑没有差别,使用RXD和TXD收发数据,逻辑电平为TTL电平,因此传输距离会较短一些。

TTL一般是对电平的定义,包括5V和3.3V,通常不做区分。若细分则3.3V称为LVTTL(Low Voltage TTL)。

4 I2C

  1. 多对多,设备个数与地址位数有关,8位地址256个设备,16位地址65536个设备,一般为8位地址。
  2. 半双工,主机发送地址加数据,对应地址的从机应答(所有设备均可作为主机)。
  3. 通信距离15米
  4. 通信速度100K、400K、3.4Mbps
  5. 两根线,SDA(数据线)和SCL(时钟线)
  6. 通常为TTL电平。

5 SPI

  1. 一对多,每个设备有片选信号,主设备可以通过控制从设备的片选信号选择通信设备,理论上没有上限个数。
  2. 全双工(同时收发),由主设备发起。
  3. 通信距离一般很短,通常在板内走线,最多几十厘米。
  4. 通信速度没有规定,与时钟线的频率有关,由主设备控制,目前有设备达到50Mbps。
  5. 四根线,SCLK(时钟线,主设备产生),MOSI(数据线,主设备发送从设备接收),MISO(数据线,主设备接收从设备发送)。
  6. TTL电平。

6 CAN

  1. 多对多,废除地址标识,采用数据块标识(每个设备有一个ID,根据ID决定接收/屏蔽数据),设备个数理论上无上限。
  2. 半双工(收发不能同时)。
  3. 通信距离最远可达10千米(速率低于5Kbps)。
  4. 最高速率可达到1Mbps(通信距离小于40M)。
  5. 两根数据线CAN-H和CAN-L,虽然没有时钟线,但是有特殊的设定,从设备可以根据数据线自动同步时钟。
  6. 差分传输方式。两种标准IOS11898为高速,差分电平(H-L)2V为逻辑0,0V为逻辑1;IOS11519为低速,差分电平3V为逻辑0,-2.5V为逻辑1。

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