科普：常见串口通讯协议

　　什么是串口通讯协议?串口通信时所用的协议传输方式，专业术语解释就是：串口一发送的数据给串口二，两者都采用特定的数据包格式，才能进行收发。如都采用的是RS232协议，那么他们之间就可以进行数据收发，这就是串口通信协议。

　　在说串口常见的几种通信协议前，我们需要知道串口通信协议是包括的有内部通信系统协议，和系统间协议的。

　　内部系统协议：常见的有CAN协议、I2C协议、SPI协议

　　系统间协议：常见的有USART协议、UART协议、USB协议。

　　什么是内部系统协议?内部系统协议用于通信电路板上的两个设备。在使用这些系统内协议时，我们将不使用系统内协议而扩展微控制器的外围设备。使用系统内协议会增加电路复杂度和功耗。使用系统内协议，电路复杂度和功耗降低，成本降低，并且访问数据非常安全。

　　什么是系统间协议?用于通信两个不同设备的系统间协议。就像计算机与微控制器套件之间的通信一样。通过内部总线系统进行通信。

　　CAN协议

　　CAN代表控制器局域网，是一个串行通信协议。需要两条线CAN高(H +)和CAN低(H-)，由Robert bosh公司于1985年开发的，用于车载网络，基于面向消息的传输协议。

　　CAN协议常用于汽车、飞机和医疗系统中的电子网络。

　　1970年代是汽车制造商开始引入新功能的时代，例如防抱死制动，空调，齿轮控制，中央操作门锁等。这些功能确保了额外的接线和复杂的设计，从而增加了成本和风险。为了克服这些问题，Robert Bosch在1980年代引入了CAN协议。此串行通信协议在1993年进一步标准化为ISO11898。正是CAN协议完全改变了高级传感器之间的通信。

　　I2C协议

　　I2C总线是由飞利浦半导体公司开发的。其最初目的是提供一种将CPU连接到外围设备芯片的简便方法。嵌入式系统中的外围设备通常作为内存映射设备连接到微控制器。I2C仅需要两条线即可将所有外设连接到微控制器。这些称为SDA和SCL的有源线都是双向的。SDA线是串行数据线，而SCA线是串行时钟线。

　　I2C代表内部集成电路。I2C只需两条线即可将所有外设连接到微控制器。I2C只需两条线SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)即可在设备之间传输信息，从属通信协议的主控。每个从站都有一个唯一的地址。主设备发送目标从设备的地址和读/写标志。该地址与该设备打开的任何从设备匹配，其余从设备处于禁用模式。一旦地址匹配，在主机和该从机之间进行通信，并发送和接收数据。发送器发送8位数据，接收器回复1未确认。通讯完成后，主站发出停止条件。

　　SPI协议

　　SPI代表串行外设接口，摩托罗拉开发的串行通信协议之一。有时SPI协议也称为4线协议，需要实现MOSI，MISO，SS和SCLK.SPI协议用于通信主设备和从设备。主机首先使用频率配置时钟。然后，主机通过拉片选按钮选择特定的设备进行通信。选择该特定设备并开始主机与该特定从机之间的通信。主机一次仅选择一个从机，是一种全双工通信协议。在未传输的情况下，不限于8位字。

　　USART协议

　　USART代表通用的同步和异步发送器和接收器，是两种协议的串口通信。数据电缆信号线标记为Rx和TX。该协议用于逐字节发送和接收数据以及时钟脉冲。这是一种全双工协议，意味着同时以不同的板速发送和接收数据。不同的设备通过此协议与微控制器通信。

　　UART协议

　　UART代表通用异步发送器和接收器。UART协议是具有两个有线协议的串口通信。数据电缆信号线标记为Rx和Tx。串口通信通常用于发送和接收信号。被传输并与串口通信接收数据，而没有类脉冲。UART接收数据字节并按顺序发送各个位。

　　USAT协议在嵌入式系统中，通常作为 MCU 的外设; 一般来说，由芯片引脚直接引出的一般是 TTL 电平，而中间接有转换芯片的可能就是RS232电平。

　　UART是半双工协议。半双工意味着具有传输和接收数据的功能，但不能同时进行。大多数控制器在电路板上都有硬件UART。使用一条数据线来发送和接收数据，具有一个起始位、一个8位数据和一个停止位，表示8位数据传输一个人的信号是从高到低。例如：电子邮件、短信、对讲机，工业物联网传输设备串口服务器。

　　USB协议

　　USB代表通用串行总线。同样，两种协议的串行通信。数据电缆信号线标记为D +和D-。此协议用于与系统外围设备进行通信。USB协议用于向主机和外围设备串行发送和接收数据.USB通信需要基于系统功能的驱动程序软件.USB设备可以在其上传输数据主机上没有任何请求的总线。现在，当今大多数设备都在使用这种技术与USB协议进行通信。像计算机一样使用USB与ARM控制器通信。USB以不同的模式传输数据。第一个是10 kbps至100 kbps的慢速模式;第二个是全速模式500kbps至10mbps，高速模式25mbps至400Mbps，USB最大电缆长度为4米。

　　例如：集线器、开关、鼠标、键盘、笔式驱动器。