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)分在電氣信號線上：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)。SPISPI備互相連接。供給SPI串行時鐘的SPI設(shè)備為SPI主機或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個從設(shè)備時，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，必需要有一個輸出口(SDO)，一個輸入口(SDI)，另一個口則視實現(xiàn)的設(shè)備類型而定，假設(shè)要實現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，假設(shè)只實現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，假設(shè)只實現(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)，具有總線仲裁機制，格外適合在器件之間進行近距離、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)時都會帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。假設(shè)用通用IO口模擬I2C總線，并實現(xiàn)雙向傳輸，則需一個輸入輸出口(SDA)，另外還需一個輸出口(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，則需一個輸入口，一個輸出口。第三，從其次點明顯可以看出，SPI和UART可以實現(xiàn)全雙工，I2C第四，看看牛人們的意見吧！wudanyu：I2C線更少，我覺得比UART、SPI更為強大，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，較少用于遠距離通信。SPI實現(xiàn)要簡潔一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI無所謂，由于它是有時鐘的協(xié)議。quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點，協(xié)議比SPI簡單一點，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。由于計算機內(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UART整理才能進展異步傳輸，其過程為：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〔臨時內(nèi)存塊〕中，再通過FIFO〔FirstInputFirstOutput，先入先出隊列〕傳送到串行設(shè)備，假設(shè)是沒有FIFO，信息將變得雜Modem。它是用于掌握計算機與串行設(shè)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(shè)備接口，這樣計算機就可以和調(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：將由計算機內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計算機外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計算機內(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)流中參加奇偶校驗位，并對從外部接收的數(shù)據(jù)流進展奇偶校驗。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〔鍵盤和鼠標(biāo)也是串行設(shè)備?？梢蕴幚碛嬎銠C與外部串行設(shè)備的同步治理問題。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，它可以在計算機需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART8250?，F(xiàn)在假設(shè)您購置一個內(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，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計中，UART用來與PC進展通信，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)來傳輸。消78一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停頓位。接收器覺察開頭位時它就知道數(shù)據(jù)預(yù)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和完畢位，對進來的字節(jié)進展奇偶校驗，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。UART也產(chǎn)生額外的信號來指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，假設(shè)產(chǎn)生一個奇偶錯誤，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1.1152Mbps。UART波特率還受發(fā)送和接收線對距離(線長度)的影響。目前，市場上有只支持異步通信和同時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械特性等內(nèi)容。實際上是屬于通信網(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〔個人計算機〕上，異步串行通信口的簡寫。由于歷史緣由，IBM的PC外部接口配置為RS232，成為實際上的PC界默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。所以，現(xiàn)在PC機的COM口均為RS232。假設(shè)配有多個異步串行通信口，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是一個全雙工通用同步/異步串行收發(fā)模塊，該接口是一個高度敏捷的串行通信設(shè)備。其主要特點如下：#全雙工操作〔相互獨立的接收數(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；#獨立的高精度波特率發(fā)生器，不占用定時/計數(shù)器；5、6、7、8912#數(shù)據(jù)溢出檢測；#楨錯誤檢測；#包括錯誤起使位的檢測噪聲濾波器和數(shù)字低通濾波器；#三個完全獨立的中斷，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。時鐘發(fā)生器由同步規(guī)律電路〔在同步從模式下由外部時鐘輸入驅(qū)動〕和波特率發(fā)生器組成。發(fā)送時鐘引腳XCK僅用于同步發(fā)送模式下，發(fā)送器局部由一個單獨的寫入緩沖器〔發(fā)送R移位存放器、校驗位發(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，實現(xiàn)了連續(xù)發(fā)送多湞數(shù)據(jù)無延時的通信。接收器是USART模塊最簡單的局部，最主要的是時鐘和數(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，接收器還包括校驗位校驗器、掌握規(guī)律、移位存放器和兩級接收緩沖器〔接收R楨構(gòu)造，同時支持楨錯誤、數(shù)據(jù)溢出和校驗錯誤的檢測。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,實時時鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件,其接口包括以下四種信號：〔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–時鐘信號,由主器件產(chǎn)生〔4〕/SS–從器件使能信號,由主器件掌握IICI2C(Inter－IntegratedCircuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(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，只有二根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。在I2C總線上傳送的一個數(shù)據(jù)字節(jié)由八位組成。總線對每次傳送的字節(jié)數(shù)沒有限制，但每個字節(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個主要信號：1.串行時鐘SCLK，也叫位時鐘，即對應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK有1個脈沖。2.幀時鐘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，就是用二進制補碼表示的音頻數(shù)據(jù)。有時為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一MCLK，稱為主時鐘，也叫系統(tǒng)時鐘〔Sysk。 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