详解常用的几种总线

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详解常用的几种总线

1、SPI(Serial Peripheral Interface)：串行外设接口。
SPI总线由三条信号线组成：串行时钟（SCLK），串行数据输入（SDO），串行数据输出（SDI）。
SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备（Master），其它设备为SPI从机或从设备（Slave）。主设备间可以实现全双工通信（同时接收和发送数据），当有多个从设备时还可以增加一条从设备选择线。

2、I2C(INTER IC BUS)：集成电路总线。
I2C总线是双向、两线（SCL、SDA）、串行、多主控接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离，非经常性的数据通信。
I2C使用的线更少，需要双向IO的支持，使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般使用于同一板卡上芯片之间的通信，较少使用于远距离通信。

3、UART(Universal Asynchronous Receiver Tranmitter)：通用异步收发器。
UART总线是异步串口，一般由波特率产生器（产生的波特率等于传输波特率的16倍）、UART接收器、UART发送器组成，硬件上有两根线，一根用于发送，一根用于接收。
UART一般可以实现全双工的信号传输。且需要固定的波特率才能实现。
3.1 UART通信：
UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个地位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误检验。
USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备：
3.2 主要有以下特点：
1）全双工操作（相互独立的接收数据寄存器和发送数据寄存器）；
2）支持同步和异步操作；
3）同步操作时，可主机时钟同步，也可以从机时钟同步；
4）独立的高精度波特率发生器，不占用定时/计数器；
5）支持5、6、7、8和9位数据位；1或2位停止位的串行数据帧结构；
6）由硬件支持的奇偶校验位和检验；
7）数据溢出检测；
8）帧错误检测；
9）包括错误起始位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器；
10）三个完全独立的中断，TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成；
11）支持多机通信模式；
12）支持倍速异步通信模式。
4、CAN（Controller Area Network）：控制器局域网络。
CAN总线不设定节点的地址，而是通过消息的标识符（Identifier）来识别消息。其总线的通信原理可简单的描述为多路载波侦听+基于消息优先级的冲突检测和非破坏性的仲裁机制。
多路载波侦听：网络上的所有节点以多点接入的方式连接在同一根总线上，且发送数据是广播式的。网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输：若网络上有数据，暂时不用发送数据，等待网络节点空闲时再发送：若无数据，则立即发送已准备好的数据。
冲突检测：节点在发送数据时，要不停的检测发送的数据，确定是否与其它节点数据发送冲突，如果有冲突，则保证优先级高的报文先发送。
非破坏性仲裁机制：通过ID仲裁，ID数值越小，报文优先级越高。

发送低级优先级报文的节点退出仲裁后，在下次总线空闲时自动重发报文。

高优先级的报文不能中断低优先级报文的发送。