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如何區(qū)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(shù),讓人頭疼。
總的來說,總線有三種:內(nèi)部總線、體系總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機內(nèi)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(jīng)過該總線和其他設備進行信息與數(shù)據(jù)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。
如何區(qū)分以下t通訊總線:SPI、I2C、UART、I2S、GPIO、SDIO、CAN ?
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(fā)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(jié)省I/O端口,進步外設的數(shù)目和體系的功用。規(guī)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(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)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(fā)的兩線式串行總線,用于銜接微操控器及其外圍設備。
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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(shù)據(jù)傳送。I2C是OD輸出的,大部分I2C都是2線的(時鐘和數(shù)據(jù)),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(yè),并操控總線??偩€上每一個設備都有一個絕無僅有的地址,依據(jù)設備它們自己的才能,它們能夠作為發(fā)射器或接納器作業(yè)。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(guī)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(fā)生器(發(fā)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接納器、UART發(fā)送器組成,硬件上由兩根線,一根用于發(fā)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(shù)據(jù)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(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將核算機外部來的串行數(shù)據(jù)轉換為字節(jié),供核算機內(nèi)部運用并行數(shù)據(jù)的器材運用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中參加奇偶校驗位,并對從外部接納的數(shù)據(jù)流進行奇偶校驗。在輸出數(shù)據(jù)流中參加啟停符號,并從接納數(shù)據(jù)流中刪去啟停符號。處理由鍵盤或鼠標發(fā)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(shù)據(jù)的緩沖區(qū),現(xiàn)在比較新的UART是16550,它能夠在核算機需求處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲16字節(jié)數(shù)據(jù),而一般的UART是8250?,F(xiàn)在如果您購買一個內(nèi)置的調制解調器,此調制解調器內(nèi)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(guī)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(yè),并操控總線??偩€上每一個設備都有一個絕無僅有的地址,依據(jù)設備它們自己的才能,它們能夠作為發(fā)射器或接納器作業(yè)。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(guī)模不會很長,約10米左右,UART長處是支撐面廣,程序規(guī)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(shù)字音頻設備之間的音頻 數(shù)據(jù)傳輸而擬定的一種總線規(guī)范。
如何區(qū)分以下t通訊總線:SPI、I2C、UART、I2S、GPIO、SDIO、CAN ?
I2S則大部分是3線的(除了時鐘和數(shù)據(jù)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(guī)范中,既規(guī)則了硬件接口規(guī)范,也規(guī)則了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)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(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù),SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。2)幀時鐘LRCK,(也稱WS),用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為“1”表明正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù),為“0”則表明正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。LRCK的頻率等于采樣頻率。3) 串行數(shù)據(jù)SDATA,就是用二進制補碼表明的音頻數(shù)據(jù)。
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(yè)規(guī)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(chǎn)品能夠供給額定的操控和監(jiān)督功用。每個GPIO端口可經(jīng)過軟件別離配備成輸入或輸出。Maxim的GPIO產(chǎn)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(yè)電流則為100μA)?!?/span>
集成IIC從機接口:GPIO內(nèi)置IIC從機接口,即使在待機形式下也能夠全速作業(yè)。
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(yè)!
靈敏的燈火操控:內(nèi)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(xiàn)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(wǎng)適配器,條型碼讀取器,F(xiàn)M無線電,電視接納 器,射頻身份認證讀取器,或許數(shù)碼相機等等選用SD規(guī)范接口的設備。

SDIO協(xié)議是由SD卡的協(xié)議演化升級而來的,許多當?shù)乇A袅薙D卡的讀寫協(xié)議,一起SDIO協(xié)議又在SD卡協(xié)議之上添加了CMD52和CMD53指令。因為這個,SDIO和SD卡規(guī)范間的一個重要區(qū)別是添加了低速規(guī)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(wǎng)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(qū)別是添加了低速規(guī)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(nèi)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
如何區(qū)分以下t通訊總線:SPI、I2C、UART、I2S、GPIO、SDIO、CAN ?
CAN,全稱為“Controller Area Network”,即操控器局域網(wǎng),是國際上使用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。開始,CAN被規(guī)劃作為轎車環(huán)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(wǎng)絡。比方:發(fā)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(wǎng)絡中,理論上能夠掛接無數(shù)個節(jié)點。實踐使用中,節(jié)點數(shù)目受網(wǎng)絡硬件的電氣特性所限制。例如,當運用Philips P82C250作為CAN收發(fā)器時,同一網(wǎng)絡中允許掛接110個節(jié)點。CAN 可供給高達1Mbit/s的數(shù)據(jù)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(yè),網(wǎng)絡上恣意一個節(jié)點均能夠在恣意時間自動地向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息,而不分主從,通訊方法靈敏。 
2)網(wǎng)絡上的節(jié)點可分紅不同的優(yōu)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(jié)點一起向網(wǎng)絡上傳送信息時,優(yōu)先級低的節(jié)點自動中止數(shù)據(jù)發(fā)送,而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地持續(xù)傳送數(shù)據(jù)。 
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(shù)據(jù)。
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)。