一文匯總常見的通訊協(xié)議

在我們?nèi)粘＿M行硬件電路設(shè)計以及選用各種模擬IC的時候經(jīng)常會遇到這些RS485, IIC, SMBus, PMBus, SPI, RS232, CAN, LIN, UART, PHY通訊協(xié)議接口，今天我們匯總了這些主要的協(xié)議。

RS485

RS485協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，它是一種多點通信協(xié)議，也可以稱為差分通信協(xié)議。RS485協(xié)議可以支持多個設(shè)備在同一總線上進行通信，且通信距離可達1200米，傳輸速率可達10Mbps。

RS485協(xié)議采用差分信號傳輸方式，即在同一條數(shù)據(jù)線上傳輸兩個信號，一個為正向信號，一個為反向信號，兩個信號之間的電壓差表示數(shù)據(jù)。這種方式具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、速率高等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

RS485協(xié)議支持半雙工通信，即通信雙方可以在同一數(shù)據(jù)線上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但是不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在RS485通信中，每個設(shè)備都有一個唯一的地址，通信時需要指定設(shè)備的地址。同時，RS485協(xié)議還支持奇偶校驗和幀校驗等功能，保證數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。

IIC（Inter-Integrated Circuit）

IIC（Inter-Integrated Circuit）協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，由Philips公司開發(fā)，用于在集成電路之間進行通信。IIC協(xié)議常用于連接芯片或傳感器與微控制器等主控制器之間的通信，如連接溫度傳感器、加速度計、電壓轉(zhuǎn)換器等。

IIC協(xié)議是一種雙線制通信協(xié)議，包括兩個信號線：SDA（數(shù)據(jù)線）和SCL（時鐘線）。SDA線傳輸數(shù)據(jù)，SCL線用于同步數(shù)據(jù)傳輸時序。在IIC通信中，每個從設(shè)備都有一個唯一的地址，通信時需要指定設(shè)備的地址。同時，IIC協(xié)議還支持多主機通信，即多個主控制器可以在同一總線上控制多個從設(shè)備進行通信。

IIC協(xié)議的優(yōu)點包括通信速度快、協(xié)議簡單、使用線路少、占用空間小等。但是，IIC協(xié)議的通信距離較短，且在多主機通信時需要處理總線沖突等問題。

SMBus（System Management Bus）

SMBus（System Management Bus）是一種基于I2C總線的系統(tǒng)管理總線，它允許各種系統(tǒng)組件，如電池、風(fēng)扇、溫度傳感器等，與主機之間進行通信。

SMBus協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)化的串行總線協(xié)議，具有簡單、低成本和易于集成等優(yōu)點。它采用主從結(jié)構(gòu)，主機控制所有從設(shè)備的訪問和數(shù)據(jù)傳輸。SMBus協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸時，包括數(shù)據(jù)、地址、命令和校驗等信息，從設(shè)備需要回應(yīng)主機發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令。

SMBus協(xié)議還包括一些特殊的功能，如電池容量計量、熱管理和電源管理等。通過這些功能，SMBus協(xié)議可以提供系統(tǒng)監(jiān)視和管理的基礎(chǔ)。

PMBus（Power Management Bus）

PMBus（Power Management Bus）是一種基于SMBus的電源管理總線，主要用于電源管理設(shè)備的控制和監(jiān)視。PMBus協(xié)議可以支持多種電源管理功能，如電源轉(zhuǎn)換器的控制、監(jiān)視和保護等。

PMBus協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，它采用主從結(jié)構(gòu)，在主機和從設(shè)備之間進行通信。主機通過發(fā)送命令來讀取和寫入從設(shè)備的各種參數(shù)，從而實現(xiàn)電源管理的功能。PMBus協(xié)議還支持多種數(shù)據(jù)格式，如二進制、十進制和BCD等，以滿足不同的應(yīng)用需求。

PMBus協(xié)議還可以與其他協(xié)議相結(jié)合，如I2C、SPI等，以支持更復(fù)雜的電源管理功能。

SPI（Serial Peripheral Interface）

SPI（Serial Peripheral Interface）協(xié)議是一種同步的串行通信協(xié)議，常用于在集成電路之間進行通信。SPI協(xié)議通常用于連接微控制器和其他數(shù)字設(shè)備，如存儲器芯片、數(shù)字信號處理器、傳感器等。

SPI協(xié)議是一種四線制通信協(xié)議，包括四個信號線：SCLK（時鐘線）、MOSI（主設(shè)備輸出，從設(shè)備輸入）、MISO（從設(shè)備輸出，主設(shè)備輸入）和SS（從設(shè)備片選）。SPI協(xié)議通信時主設(shè)備通過SCLK產(chǎn)生時鐘信號，MOSI發(fā)送數(shù)據(jù)，MISO接收數(shù)據(jù)，SS用于選擇從設(shè)備。

SPI協(xié)議的優(yōu)點包括傳輸速度快、協(xié)議簡單、支持全雙工通信等。但是，SPI協(xié)議的通信距離較短，且需要占用多個GPIO口，所以在系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮芯片引腳資源的占用。

RS232

RS232協(xié)議是一種廣泛使用的串行通信協(xié)議，常用于在計算機和串口設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。RS232協(xié)議是由美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）制定的標(biāo)準(zhǔn)，包括物理接口、電氣特性和通信協(xié)議等方面。

RS232協(xié)議是一種雙向的串行通信協(xié)議，通常包括一個DB9或DB25接口。RS232協(xié)議通信時使用一條單獨的串行線來傳輸數(shù)據(jù)，其中TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）和RXD（接收數(shù)據(jù)）分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在RS232通信中，通信雙方需要預(yù)先設(shè)定一些參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等。

RS232協(xié)議的優(yōu)點包括通信距離較遠、傳輸速度較慢、可靠性高等。但是，RS232協(xié)議在實際應(yīng)用中面臨一些挑戰(zhàn)，如信號干擾、線纜長度限制等。此外，RS232協(xié)議在現(xiàn)代通信中已經(jīng)被USB、Ethernet等高速通信協(xié)議所取代。

CAN（Controller Area Network）

CAN（Controller Area Network）協(xié)議是一種面向?qū)崟r應(yīng)用的串行通信協(xié)議，常用于在汽車、工業(yè)自動化、機器人等領(lǐng)域中進行數(shù)據(jù)傳輸。CAN協(xié)議最初是由Bosch公司開發(fā)的，現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898。

CAN協(xié)議使用一種差分信號來傳輸數(shù)據(jù)，其中一個線路是高電平，另一個線路是低電平。CAN協(xié)議采用總線結(jié)構(gòu)，多個節(jié)點可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。CAN協(xié)議通常使用幀來表示數(shù)據(jù)包，其中包括標(biāo)識符、數(shù)據(jù)段和校驗和等。

CAN協(xié)議的優(yōu)點包括高可靠性、抗干擾能力強、支持多節(jié)點等。此外，CAN協(xié)議還支持多種傳輸速率和數(shù)據(jù)長度，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

LIN（Local Interconnect Network）

LIN（Local Interconnect Network）協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，主要用于汽車電子控制單元（ECU）之間進行通信，通常用于傳輸少量的低速數(shù)據(jù)。LIN協(xié)議最初是由德國汽車工程師聯(lián)盟（ARGE）開發(fā)的，現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17987。

LIN協(xié)議使用單線通信，可以在多個ECU之間進行通信，以協(xié)調(diào)各種汽車系統(tǒng)的工作。LIN協(xié)議最常用于傳輸控制信息，如車門鎖定、窗戶控制、車內(nèi)燈光等。

LIN協(xié)議的優(yōu)點包括成本低、易于集成、可靠性高等。但是，由于傳輸速率較低，僅適用于少量數(shù)據(jù)的傳輸。

UART

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，常用于在計算機和串口設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。UART協(xié)議是一種異步協(xié)議，不需要時鐘信號，通過發(fā)送和接收線路上的電平變化來進行同步。

UART協(xié)議使用兩條單獨的串行線來傳輸數(shù)據(jù)，其中TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）和RXD（接收數(shù)據(jù)）分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。UART協(xié)議通常包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等參數(shù)，用于確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?/p>

UART協(xié)議的優(yōu)點包括簡單易用、傳輸速度適中、功耗低等。但是，UART協(xié)議的通信距離較短，受到電磁干擾等問題的影響較大。

PHY（Physical Layer）

PHY（Physical Layer）協(xié)議是通信協(xié)議中的物理層，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號并在傳輸媒介上進行傳輸。PHY協(xié)議通常與其他高層協(xié)議（如以太網(wǎng)、USB等）一起使用，以支持?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸和接收。

PHY協(xié)議通常包括物理層接口、傳輸速率、編碼方式、傳輸距離等參數(shù)。不同的PHY協(xié)議適用于不同類型的傳輸媒介，如光纖、電纜、無線電波等。

PHY協(xié)議的主要任務(wù)是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并在傳輸媒介上進行傳輸。在接收端，PHY協(xié)議將模擬信號轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號，以使數(shù)據(jù)能夠被高層協(xié)議正確解碼。