一、數(shù)據通信分類

計算機的數(shù)據傳送方式:有并行和串行兩種。

并行傳送的特點是;各數(shù)據位同時傳送，傳送速度快、效率高。但需要的數(shù)據線多，因此傳送成本高。并行數(shù)據傳送的距離通常小于30米。

串行傳送的特點是;數(shù)據傳送按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低，但速度慢。串行數(shù)據傳送的距離可以從幾米到幾千公里。

按照通信方式分類:同步和異步

同步通信：帶時鐘同步信號傳輸。比如：SPI，IIC通信接口

異步通信：不帶時鐘同步信號。比如：UART(通用異步收發(fā)器)，單總線1-WIRE，CAN總線

在同步通訊中，收發(fā)設備上方會使用一根信號線傳輸信號，在時鐘信號的驅動下雙方進行協(xié)調，同步數(shù)據。例如，通訊中通常雙方會統(tǒng)一規(guī)定在時鐘信號的上升沿或者下降沿對數(shù)據線進行采樣。

在異步通訊中不使用時鐘信號進行數(shù)據同步，它們直接在數(shù)據信號中穿插一些用于同步的信號位，或者將主題數(shù)據進行打包，以數(shù)據幀的格式傳輸數(shù)據。通訊中還需要雙方規(guī)約好數(shù)據的傳輸速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。

在同步通訊中，數(shù)據信號所傳輸?shù)膬热萁^大部分是有效數(shù)據，而異步通訊中會則會包含數(shù)據幀的各種標識符，所以同步通訊效率高，但是同步通訊雙方的時鐘允許誤差小，稍稍時鐘出錯就可能導致數(shù)據錯亂，異步通訊雙方的時鐘允許誤差較大。

二、 IIC （同步通信）

1、IIC概述 （ 同步通信 ）

IIC總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、 同步 、半雙工雙向的兩線式串口總線。

IIC只需要兩根線進行通信，SDA（串行數(shù)據線）和SCL（串行時鐘線）

SCL線——負責產生同步時鐘脈沖。

SDA線——負責在設備間傳輸串行數(shù)據。該總線可以將多個I2C設備連接到該系統(tǒng)上。連接到I2C總線上的設備既可以用作主設備，也可以用作從設備

主設備負責控制通信，通過對數(shù)據傳輸進行初始化，來發(fā)送數(shù)據并產生所需的同步時鐘脈沖。從設備則是等待來自主設備的命令，并響應命令接收。主設備和從設備都可以作為發(fā)送設備或接收設備。無論主設備是作為發(fā)送設備還是接收設備，同步時鐘信號都只能由主設備產生。如果用通用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)。

1） IIC速率

三、SPI（同步全雙工通信）

SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，SPI的速率比I2C高，一般可以到幾十Mbps，不同的器件當主機和當作從機的速率一般不同。

SPI總線是同步、全雙工雙向的4線式串行接口總線。它是由“單個主設備+多個從設備”構成的系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，只要任意時刻只有一個主設備是處于激活狀態(tài)的，就可以存在多個SPI主設備。常運用于AD轉換器、EEPROM、FLASH、實時時鐘、數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間實現(xiàn)通信。為了實現(xiàn)通信，SPI共有4條信號線，分別是：

2） SPI典型應用

SPI最典型的應用是單主機單從機，下圖是接線方式，當然也可以多從機

(1) 主設備出、從設備入（Master Out Slave In，MOSI）：由主設備向從設備傳輸數(shù)據的信號線，也稱為從設備輸入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。(2)主設備入、從設備出（Master In Slave Out，MISO）：由從設備向主設備傳輸數(shù)據的信號線，也稱為從設備輸出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。(3)串行時鐘（Serial Clock，SCLK）：傳輸時鐘信號的信號線。(4)從設備選擇（Slave Select，SS）：用于選擇從設備的信號線，低電平有效。SPI 的工作時序模式由CPOL（Clock Polarity，時鐘極性）和CPHA（Clock Phase，時鐘相位）之間的相位關系決定，CPOL 表示時鐘信號的初始電平的狀態(tài)，CPOL 為0 表示時鐘信號初始狀態(tài)為低電平，為1 表示時鐘信號的初始電平是高電平。CPHA 表示在哪個時鐘沿采樣數(shù)據，CPHA 為0 表示在首個時鐘變化沿采樣數(shù)據，而CPHA 為1 則表示在第二個時鐘變化沿采樣數(shù)據。

UART、SPI、I2C比較①I2C線更少，比UART、SPI更為強大，但是技術上也更加麻煩些，因為I2C需要有

雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，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。②SPI實現(xiàn)要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協(xié)議。③I2C的速度比SPI慢一點，協(xié)議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。④UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開始傳。⑤SPI用片選信號選擇從機，I2C用地址選擇從機。

四、CAN（同步通信）

CAN是Controller Area Network的簡稱，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，現(xiàn)在是汽車網絡的標準協(xié)議。

CAN是控制器局域網絡的簡稱，是一種能夠實現(xiàn)分布式實時控制的串行通信網絡。CAN總線的功能復雜且智能。主要用于汽車通信。CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節(jié)點通過這兩條線實現(xiàn)信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。

1） CAN電平邏輯

五、 1-WIRE

??單總線是美國DALLAS公司推出的外圍串行擴展總線技術，與SPI、I2C串行數(shù)據通信方式不同，它采用單根信號線，既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據，而且數(shù)據傳輸是雙向的。

1） 1-WIRE典型框圖

如下是1-WIRE的典型框圖，可以看到微處理器和1-WIRE器件之間只有一根線。