一文带你读懂UART、TTL、RS232、RS422485、CAN、USB

  虽然都普遍在用，但解释起来也是模棱两可，觉得有必要整理一下，目的是巩固和区分。文章有点长，建议先收藏，需要的时候再拿出来看。

  UART是异步，全双工串口总线。它比同步串口复杂很多。有两根线，一根TXD用于发送，一根RXD用于接收。

  UART的串行数据传输不需要用时钟信号来同步传输，而是依赖于发送设备和接收设施之间预定义的配置。

  数据位：可能值有5、6、7、8、9，表示传输这几个bit 位数据。一般取值为8，因为一个ASCII 字符值为8 位。

  奇偶校验位：用于接收方对接收到的数据来进行校验，校验“1” 的位数为偶数(偶校验) 或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性，使用时不需要此位也可以。

  、半双工双向的两线式串口总线。它由两条总线组成：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。SCL线——负责产生同步时钟脉冲。

  通信，通过对数据传输进行初始化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。从设备则是等待来自主设备的命令，并响应命令接收。

  主设备和从设备都可当作发送设备或接收设施。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。

  在系统中，只要任意时刻只有一个主设备是处于激活状态的，就可以存在多个SPI主设备。常运用于AD转换器、EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器和数字信号解码器之间实现通信。

  SPI 的工作时序模式由CPOL（Clock Polarity，时钟极性）和CPHA（Clock Phase，时钟相位）之间的相位关系决定，CPOL 表示时钟信号的初始电平的状态，CPOL 为0 表示时钟信号初始状态为低电平，为1 表示时钟信号的初始电平是高电平。CPHA 表示在哪个时钟沿采样数据，CPHA 为0 表示在首个时钟变化沿采样数据，而CPHA 为1 则表示在第二个时钟变化沿采样数据。

  ①I2C线更少，比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，通常用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。

  ②SPI实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。

  下图是DB9和母头的定义，一般用的最多的是RXD、TXD、GND三个信号。

  它有一个主设备，其余为从设备，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。

  采用两线Mb/s，电平逻辑是两线的电平差来决定的，提高抗干扰能力，传输距离长(几十米到上千米)。

  PC中的COM口即串行通讯端口，简称串口。9个Pin，用RS232电平。

  串口、COM口是指的物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准(电信号)。

  CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN_L，各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输，为了尽最大可能避免信号的反射和干扰，还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。

  每一个设备既可做主设备也可做从设备。CAN总线Mbps（通信距离小于40M）。

  从电位上看，因为规定高电位为0，低电位为1，同时发出信号时实际呈现为高电位，从现象上看就像0覆盖了1，所以称0为显性，1为隐性。

  两根数据线采用差分传输，即需要两根数据线配合才能传输一个bit，因此是半双工通信，同一时间只能发送或者接收。

  USB 规定，如果电压电平不变，代表逻辑1；如果电压电平变化，则代表逻辑0。

  值得注意的是，SD总线条数据线；SPI总线模式中仅有一条数据线（MOSI和MISO不能同时读数据，也不能同时写数据）；这样在嵌入式中，单片机与SD卡通信时采用SD总线模式比SPI总线模式速度快几倍。

  异步半双工串行传输。采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。

  单总线Kbit/s，最大可达142 Kbit/s，通常情况下采用100Kbit/s以下的速率传输数据。1-Wire线端口为漏极开路构或三态门的端口，因此通常要加上拉电阻Rp，通常选用5K~10KΩ

  主要应用在：打印墨盒或医疗消耗品的识别；印刷电路板、配件及外设的识别和认证。

  DMA是STM32内的一个硬件模块，它独立于CPU，在外围设备和内存之间进行数据传输，解放了CPU，可使CPU的效率大大提高。

  DMA就相应于一条高速公路，专用、高速的特性。如果不使用DMA，也能够达到目的，只是达到目的的时间相对来说比较长。

  目前很多主板的南桥芯片已包含了以太网MAC控制功能，只是未提供物理层接口。因此，需外接PHY芯片以提供以太网的接入通道。