常用通信接口协议

接口

微机系统的通信，则利用电、光等媒介。最常用的是电，表现在数字电路中，就是高低电平的变化。单片机的IO口能实现高低电平的收发，认为它是一种通信接口。接口是通信所依赖的实体。

协议

是两个（或多个）设备之间进行通信，必须要遵循的一种协议。通讯协议分为物理层和协议层。

 

• 物理层：规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输；
• 协议层：规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准

UART 

UART 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通信双方接三根线，RX、TX和GND，TX用于发送数据，RX用于接受数据，双方收发交叉对接，支持全双工方式。

包括RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口规范和标准规范。

协议层：串口通讯的数据包由发送设备通过自身的 TXD 接口传输到接收设备的 RXD 接口。在串口通讯的协议层中，规定了数据包的内容，它由启始位、主体数据、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。

因为没有时钟控制，什么时机开始发数据，且保证对方正确接收？

如A发数据到B，平时空闲时A.TX 和 B.RX.保持1，当A.TX先发0作为起始位，告诉B请注意，我要发数据了。一帧数据发完后，A.TX给个高电平告诉B.RX我发完了一帧。如果开启校验位，在发停止位之前发送个校验位，一般都不需要校验位了，短距离有线传输出错的概率非常小。如果还有数据，则重复前面的操作。

一般软件配置串口，有波特率，数据位、停止位、校验位、流控。分别表示传输速度，一帧数据的长度，以及发完告知停止，发完是否校验，是否进行发送控制。一般都是固定8位数据位，1位停止位、无校验、无流控，只是配置波特率。

UART没有时钟控制数据捕获时机，依靠通信前就定义波特率，双方按定义的频率读写数据位，但是传输效率有限，一般高到921600，如果再高可能出现误码。

 IIC

IIC通讯协议(Inter－Integrated Circuit)

引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

1、物理层：双向串行数据线（SDA）,串行时钟线（SCL）
 

(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL),所以是半双工通信。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。

(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
(5) 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。

2、协议层：定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。

假设主机A给从机B发数据（A.SCL接B.SCL，A.SDA接B.SDA），根据应用，A可以同时接B,C,D。空闲时SDA和SCL上的电平都为高电平。

起始和停止起始条件S：当SCL高电平时，SDA由高电平向低电平转换；停止条件P：当SCL高电平时，SDA由低电平向高电平转换。起始和停止条件一般由主机产生，总线在起始条件后处于busy的状态，在停止条件的某段时间后，总线才再次处于空闲状态。

整体时序I2C总线上的每个设备都有唯一地址，数据包传输时先发送地址位，接着才是数据。一个地址字节由7个地址位（可以挂128个设备）和1个指示位组成（7位寻址模式），0表示写，1表示读。

CAN

CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网络。（广泛应用到汽车中）是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。

 CAN总线标准 只规定了物理层和数据链路层，需要用户自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。

 

 

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RS232协议是一种流行的串行接口，用于将计算机连接到诸如串口服务器之类的联网设备。它以恒定速率执行异步传输，该速率与起始脉冲信号的电平同步。

现在工业控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三条线；

 RS-485协议是对RS-232协议的改进。协议层不变，但只有物理层得到了改进，从而保留了串行通信协议应用简单的特点。

逻辑“0”由两条线之间的电压差表示为+(2-6)伏；逻辑“1”表示为两条线之间的电压差为-(2-6)伏。接口信号电平低于RS-232-C，不易损坏接口电路的芯片，电平与TTL电平兼容，可以方便地与TTL电路连接。