SPI、I2C、UART、USB串行總線協(xié)議的區(qū)別

SPI、I2C、UART、USBSPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)分第一個(gè)區(qū)分固然是名字：SPI(SerialPeripheralInterface：串行外設(shè)接口);I2C(INTERICBUS)UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter異步收發(fā)器)其次，區(qū)分在電氣信號(hào)線上：SPI總線由三條信號(hào)線組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)。SPISPI備互相連接。供給SPI串行時(shí)鐘的SPI設(shè)備為SPI主機(jī)或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機(jī)或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還可以增加一條從設(shè)備選擇線。假設(shè)用通用IO口模擬SPI總線，必需要有一個(gè)輸出口(SDO)，一個(gè)輸入口(SDI)，另一個(gè)口則視實(shí)現(xiàn)的設(shè)備類型而定，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，假設(shè)只實(shí)現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，假設(shè)只實(shí)現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控〔multi-master〕接口標(biāo)準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，格外適合在器件之間進(jìn)行近距離、格外常性的數(shù)據(jù)通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。假設(shè)用通用IO口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL〔注：I2C資料了解得比較少，這里的描述可能很不完備〕UART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的構(gòu)造要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器(產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。明顯，假設(shè)用通用IO口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。第三，從其次點(diǎn)明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，I2C第四，看看牛人們的意見(jiàn)吧！wudanyu：I2C線更少，我覺(jué)得比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，由于I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，我覺(jué)得抗干擾力量較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信。SPI實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)潔一些，UART需要固定的波特率，就是說(shuō)兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI無(wú)所謂，由于它是有時(shí)鐘的協(xié)議。quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI簡(jiǎn)單一點(diǎn)，但是連線也比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少。UART UART:UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送裝置，UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是16550AFN芯片。由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部承受并行數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到Modem，必需經(jīng)過(guò)UART整理才能進(jìn)展異步傳輸，其過(guò)程為：CPU先把預(yù)備寫入串行設(shè)備的數(shù)據(jù)放到UART的存放器〔臨時(shí)內(nèi)存塊〕中，再通過(guò)FIFO〔FirstInputFirstOutput，先入先出隊(duì)列〕傳送到串行設(shè)備，假設(shè)是沒(méi)有FIFO，信息將變得雜Modem。它是用于掌握計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它供給了RS-232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設(shè)備通信了。作為接口的一局部，UART還供給以下功能：將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過(guò)來(lái)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計(jì)算機(jī)外部來(lái)的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中參加奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)展奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中參加啟停標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)〔鍵盤和鼠標(biāo)也是串行設(shè)備?？梢蕴幚碛?jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步治理問(wèn)題。有一些比較高檔的UART還供給輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較的UART是16550，它可以在計(jì)算機(jī)需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART8250。現(xiàn)在假設(shè)您購(gòu)置一個(gè)內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會(huì)有16550UART。什么是UARTUART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用來(lái)與PC進(jìn)展通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。UARTUART首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來(lái)傳輸。消78一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停頓位。接收器覺(jué)察開(kāi)頭位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)預(yù)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來(lái)幫助錯(cuò)誤校驗(yàn)。在接收過(guò)程中，UART從消息幀中去掉起始位和完畢位，對(duì)進(jìn)來(lái)的字節(jié)進(jìn)展奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(chǎn)生額外的信號(hào)來(lái)指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，假設(shè)產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤，UART就置位奇偶標(biāo)志。數(shù)據(jù)方向和通信速度數(shù)據(jù)傳輸可以首先從最低有效位(LSB)開(kāi)頭。然而，有些UART允許敏捷選擇先發(fā)送最低有效位或最高有效位(MSB)。微掌握器中的UART傳送數(shù)據(jù)的速度范圍為每秒幾百位1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微掌握器中的高速UART通信的速度可以高達(dá)1.1152Mbps。UART波特率還受發(fā)送和接收線對(duì)距離(線長(zhǎng)度)的影響。目前，市場(chǎng)上有只支持異步通信和同時(shí)支持異步與同步通信的兩種硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含義，在摩托羅拉微掌握器中被稱為串行通信接口(SCI)；Microchip微掌握器中的通用同步異步收發(fā)器(USART)和在富士通微掌握器中的UART是后者的兩個(gè)典型例子。UART是通用異步收發(fā)器〔異步串行通信口〕的英文縮寫，它包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和總線標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，即UART步串行通信口的總稱。而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是對(duì)應(yīng)各種異步串行通信口的接口標(biāo)準(zhǔn)和總線標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了通信口的電氣特性、傳輸速率、連接特性和接口的機(jī)械特性等內(nèi)容。實(shí)際上是屬于通信網(wǎng)絡(luò)中的物理層〔最底層〕的概念，與通信協(xié)議沒(méi)有直接關(guān)系。而通信協(xié)議，是屬于通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層〔上一層〕的概念。COM口是PC〔個(gè)人計(jì)算機(jī)〕上，異步串行通信口的簡(jiǎn)寫。由于歷史緣由，IBM的PC外部接口配置為RS232，成為實(shí)際上的PC界默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。所以，現(xiàn)在PC機(jī)的COM口均為RS232。假設(shè)配有多個(gè)異步串行通信口，則分別稱為COM1、COM2...USART USART:(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter)通用同步/異步串行接收/發(fā)送器USART是一個(gè)全雙工通用同步/異步串行收發(fā)模塊，該接口是一個(gè)高度敏捷的串行通信設(shè)備。其主要特點(diǎn)如下：#全雙工操作〔相互獨(dú)立的接收數(shù)據(jù)存放器和發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器；#支持同步和異步操作；#獨(dú)立的高精度波特率發(fā)生器，不占用定時(shí)/計(jì)數(shù)器；5、6、7、8912#數(shù)據(jù)溢出檢測(cè)；#楨錯(cuò)誤檢測(cè)；#包括錯(cuò)誤起使位的檢測(cè)噪聲濾波器和數(shù)字低通濾波器；#三個(gè)完全獨(dú)立的中斷，TX發(fā)送完成、TX發(fā)送數(shù)據(jù)存放器空、RX接收完成；#支持多機(jī)通信模式；#支持倍速異步通信模式。USART收發(fā)模塊一般分為三大局部：時(shí)鐘發(fā)生器、數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器。掌握存放器為全部的模塊共享。時(shí)鐘發(fā)生器由同步規(guī)律電路〔在同步從模式下由外部時(shí)鐘輸入驅(qū)動(dòng)〕和波特率發(fā)生器組成。發(fā)送時(shí)鐘引腳XCK僅用于同步發(fā)送模式下，發(fā)送器局部由一個(gè)單獨(dú)的寫入緩沖器〔發(fā)送R移位存放器、校驗(yàn)位發(fā)生器和用于處理不同湞構(gòu)造的掌握邏輯電路構(gòu)成。使用寫入緩沖器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)發(fā)送多湞數(shù)據(jù)無(wú)延時(shí)的通信。接收器是USART模塊最簡(jiǎn)單的局部，最主要的是時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接收單元。數(shù)據(jù)接收單元用作異步數(shù)據(jù)的接收。除了接收單元，接收器還包括校驗(yàn)位校驗(yàn)器、掌握規(guī)律、移位存放器和兩級(jí)接收緩沖器〔接收R楨構(gòu)造，同時(shí)支持楨錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)溢出和校驗(yàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)。SPISPI接口的全稱是“SerialPeripheralInterface“,意為串行外圍接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM,FLASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個(gè)主器件和一個(gè)或多個(gè)從器件,其接口包括以下四種信號(hào)：〔1〕MOSI–主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入〔2〕MISO–主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出〔3〕SCLK–時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生〔4〕/SS–從器件使能信號(hào),由主器件掌握IICI2C(Inter－IntegratedCircuit)總線是一種由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微掌握器及其外圍設(shè)備。I2C總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，只有二根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。在I2C總線上傳送的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)由八位組成。總線對(duì)每次傳送的字節(jié)數(shù)沒(méi)有限制，但每個(gè)字節(jié)后必需跟一位應(yīng)答位。(這是與SPI總線最顯著的不同之處)。-----------------------------AxbbPostat2022-12-1321:17:24IISI2S〔Inter-ICSoundBus〕是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。I2S有3個(gè)主要信號(hào)：1.串行時(shí)鐘SCLK，也叫位時(shí)鐘，即對(duì)應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK有1個(gè)脈沖。2.幀時(shí)鐘LRCK，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為“1”表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。3.串行數(shù)據(jù)SDATA，就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。有時(shí)為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一MCLK，稱為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘〔Sysk。 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