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SPI,I2C,UART,I2S,GPIO,SDIO,CAN,只需閱讀本文
總線總是卡在裡面。 這個世界上的信號都是一樣的,但是有成千上萬的總線,這令人頭疼。 一般而言,有三種總線:內部總線,系統總線和外部總線。 內部總線是微型計算機中的外圍芯片與處理器之間的總線,用於芯片級的互連。 系統總線是微型計算機中插入板與系統板之間的總線,用於在插入板級進行相互交換。 外部總線是微型計算機和外部設備之間的總線。 作為一種設備,微計算機通過總線與其他設備交換信息和數據。 它用於設備級互連。
除總線外,還存在一些接口,這些接口是多條總線的集合,否則它們不會被拒絕。
1、SPI
SPI(串行外圍接口):MOTOROLA提出的同步串行總線方法。 高速同步串行端口。 3至4線接口,獨立發送和接收,可以同步。
由於其強大的硬件功能而被廣泛使用。 由智能儀器和測控系統組成的單片機。 如果對速度的要求不高,則SPI總線模式是一個不錯的選擇。 它可以節省I / O端口,改善外圍設備的數量並提高系統性能。 標準SPI總線由四條線組成:串行時鐘線(SCK),主輸入/從輸出線(MISO)。 主輸出/從輸入線(MOSI)和片選信號(CS)。 某些SPI接口芯片具有中斷信號線或沒有MOSI。
SPI總線由三根信號線組成:串行時鐘(SCLK),串行數據輸出(SDO)和串行數據輸入(SDI)。 SPI總線可以實現多個SPI設備的互連。 提供SPI串行時鐘的SPI設備是SPI主設備或主設備(主設備),其他設備是SPI從設備或從設備(從設備)。 主從設備之間可以實現全雙工通信。 當有多個從設備時,可以添加一個從設備選擇行。 如果使用通用IO端口模擬SPI總線,則必須具有一個輸出端口(SDO),一個輸入端口(SDI),而另一個端口則取決於實現的設備類型。 如果要實現主從設備,則需要輸入和輸出端口。 ,如果僅實現主設備,則輸出端口就足夠了; 如果僅實現從設備,則僅需要輸入端口。
2.I2C
I2C(內部集成電路):PHILIPS開發的兩線串行總線,用於連接微控制器及其外圍設備。
I2C總線使用兩條線(SDA和SCL)在總線和設備之間傳輸信息,在微控制器和外部設備之間進行串行通信,或者在主設備和從設備之間進行雙向數據傳輸。 I2C是OD輸出,大部分I2C是2線製(時鐘和數據),通常用於傳輸控制信號。
I2C是多主機總線,因此任何設備都可以像主機一樣工作並控制總線。 總線上的每個設備都有一個唯一的地址,根據其自身的功能,它們可以用作發送器或接收器。 多個微控制器可以在同一I2C總線上共存。
3.串口
UART:通用異步串行端口,根據標準波特率完成緩慢的雙向通信。
UART總線是一個異步串行端口,因此它通常比前兩個同步串行端口復雜得多。 通常,它由一個波特率發生器(生成的波特率等於傳輸波特率的16倍),UART接收器和UART發送器組成。 它由硬件中的兩根導線組成,一根用於發送,一根用於接收。
UART是用於控制計算機和串行設備的芯片。 要注意的一件事是,它提供了RS-232C數據終端設備接口,以便計算機可以與使用RS-232C接口的調製解調器或其他串行設備進行通信。 作為接口的一部分,UART還提供以下功能:
從計算機發送的並行數據被轉換為輸出串行數據流。 將計算機外部的串行數據轉換為字節,以供在計算機內部使用並行數據的設備使用。 將奇偶校驗位添加到輸出串行數據流,並對從外部接收到的數據流執行奇偶校驗。 將開始-停止標記添加到輸出數據流,並從接收的數據流中刪除開始-停止標記。 處理由鍵盤或鼠標(鍵盤和鼠標也是串行設備)發送的中斷信號。 可以處理計算機和外部串行設備的同步管理問題。 一些高端UART還提供用於輸入和輸出數據的緩衝區。 較新的UART是16550,它可以在計算機需要處理數據之前將16字節的數據存儲在緩衝區中。 通常的UART是8250。現在,如果您購買了內置調製解調器,則調製解調器內部通常將有16550 UART。
3. 比較 SPI,I2C和UART
SPI和I2C通信方法都是芯片與芯片之間或傳感器與芯片等其他組件之間的短距離通信。 SPI和IIC是闆對板通信,IIC有時也進行闆對板通信,但是距離很短,但超過一米,例如某些觸摸屏,手機LCD屏幕,許多薄膜電纜使用IIC,I2C可以用來代替標準的並行總線,各種可以連接的集成電路和功能模塊。 I2C是多主機總線,因此任何設備都可以像主機一樣工作並控制總線。 總線上的每個設備都有一個唯一的地址,根據其自身的功能,它們可以用作發送器或接收器。 多個微控制器可以在同一I2C總線上共存。 這兩條線屬於低速傳輸。
UART用於兩個設備之間的通信,例如設備與用單片機製造的計算機之間的通信。 這樣的通信可以在長距離上進行。 UART速度比以上兩種更快,最高可達約100K。 它用於與計算機和設備進行通信或在計算機與計算之間進行通信,但是有效範圍不會很長,大約為10米。 UART的優點是它具有廣泛的支持和程序設計結構。 很簡單,隨著USB的發展,UART逐漸走下坡路。
5.I2S
I2S(IC間聲音總線)是飛利浦開發的一種總線標準,用於數字音頻設備之間的音頻數據傳輸。 大部分是3線製(除了時鐘和數據,還有左右聲道選擇信號),I2S主要用於傳輸音頻信號。 如STB,DVD,MP3等常用。
在I2S標準中,同時指定了硬件接口規範和數字音頻數據的格式。 I2S具有3個主要信號:1)串行時鐘SCLK,也稱為位時鐘(BCLK),即,與數字音頻數據的每個位相對應,SCLK具有1個脈衝。 SCLK的頻率= 2×採樣頻率×採樣位數。 2)幀時鐘LRCK(也稱為WS)用於切換左右聲道的數據。 LRCK為“ 1”表示正在發送左聲道的數據,而“ 0”表示正在發送右聲道的數據。 LRCK的頻率等於採樣頻率。 3)串行數據SDATA是用二進制補碼表示的音頻數據。 有時為了更好地同步系統,需要傳輸另一個信號MCLK,稱為主時鐘,也稱為系統時鐘(Sys Clock),它是採樣頻率的256倍或384倍。
6. 通用輸入輸出口
GPIO(通用輸入輸出)或總線擴展器,使用行業標準的I2C,SMBus或SPI接口來簡化I / O端口的擴展。
當微控制器或芯片組沒有足夠的I / O端口時,或者當系統需要使用遠程串行通信或控制時,GPIO產品可以提供附加的控制和監視功能。 每個GPIO端口均可通過軟件配置為輸入或輸出。 Maxim的GPIO產品線包括8端口至28端口GPIO,提供推挽輸出或漏極開路輸出。 採用小型3mm x 3mm QFN封裝。
(1)GPIO(端口擴展器)的優點:
①低功耗:GPIO功耗較低(約1μA,μC的工作電流為100μA)。
②集成的IIC從接口:GPIO內置的IIC從接口,即使在待機模式下也可以全速工作。
③小型封裝:GPIO器件提供最小的封裝尺寸-3mm x 3mm QFN!
④低成本:您無需為未使用的功能付費!
⑤快速列出:無需編寫其他代碼,文檔,也無需維護!
靈活的照明控制:內置多個高分辨率PWM輸出。
⑥可確定的響應時間:縮短或確定外部事件與中斷之間的響應時間。
lighting更好的照明效果:匹配的電流輸出以確保均勻的顯示亮度。
wiring接線簡單:僅需2條IIC總線或3條SPI總線
7.SDIO
SDIO是SD類型的擴展接口。 除了能夠連接到SD卡之外,它還可以連接到支持SDIO接口的設備。 插槽的目的不僅在於插入存儲卡。 支持SDIO接口的PDA和筆記本電腦可以連接到GPS接收器,Wi-Fi或藍牙適配器,調製解調器,LAN適配器,條形碼讀取器,FM收音機,電視接收器,射頻身份驗證讀取器或數碼相機以及其他使用SD的設備標準接口。
SDIO協議是從SD卡的協議演變而來的,並且已對其進行升級。 許多地方都保留了SD卡的讀寫協議。 同時,SDIO協議將CMD52和CMD53命令添加到SD卡協議中。 因此,SDIO和SD卡規格之間的重要區別是添加了低速標準。 低速卡的目標應用程序從最小的硬件開始,以支持低速I / O功能。 低速卡支持諸如調製解調器,條形碼掃描儀和GPS接收器之類的應用程序。 高速卡支持網卡,電視卡和“組合”卡等。組合卡指的是內存+ SDIO。
SDIO和SD卡SPEC之間的另一個重要區別是添加了低速標準。 SDIO卡僅需要SPI和1位SD傳輸模式。 低速卡的目標應用是以最少的硬件支出支持低速I / O功能。 低速卡支持MODEM,條形掃描儀和GPS接收器等應用程序。 對於組合卡,卡的內部存儲器和SDIO部分必須具有全速和4BIT操作。 在非組合SDIO設備中,最大速度必須僅達到25M,並且組合卡的最大速度與SD卡的最大速度相同(大於25M)。
8. 可以
CAN,全名是“控制器局域網”,即控制器局域網,它是世界上使用最廣泛的現場總線之一。 最初,CAN被設計為汽車環境中的微控制器通信,在汽車中各種電子控制設備ECU之間交換信息,從而形成了汽車電子控製網絡。 例如,CAN控制設備嵌入在發動機管理系統,變速箱控制器,儀表設備和電子骨干係統中。
理論上,在由CAN總線組成的單個網絡中,可以連接無數個節點。 在實際應用中,節點數量受網絡硬件的電氣特性限制。 例如,當使用Philips P82C250作為CAN收發器時,允許在同一網絡中連接110個節點。 CAN可以提供高達1Mbit / s的數據傳輸速率,這使得實時控制變得非常容易。 此外,硬件的錯誤驗證功能還增強了CAN抵抗電磁干擾的能力。
CAN總線的特點:
1)它可以在多主機模式下工作。 網絡中的任何節點都可以隨時主動向網絡中的其他節點發送信息,而無需考慮主節點和從節點,並且通信模式非常靈活。
2)網絡上的節點可以分為不同的優先級,以滿足不同的實時要求。
3)採用無損位仲裁總線結構機制。 當兩個節點同時向網絡傳輸信息時,優先級較低的節點會主動停止數據傳輸,而優先級較高的節點可以繼續傳輸數據而不會受到影響。
4)可以通過幾種傳輸模式接收數據:點對點,點對多點和全局廣播。
5)最大直接通訊距離可以達到10km(速度低於4Kbps)。
6)通訊速率最高可達1MB / s(此時最長距離為40m)。
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