浅析六种常用的单片机通信协议

在单片机的应用中，通信协议是必不可少的一部分，上位机与下位机，单片机与单片机，单片机与外设模块之间的通信都需要通信协议实现信息交换和资源共享。由于设备之间不同的传输速率、电气特性、可靠性要求的不同，产生了许多类型的适用于不同情况的通信协议，并被广泛接受和使用。主要有以下几种：

一、UART和USART

分别名为通用异步收发器和通用同步异步收发器（具体后文会进行详解），速率不快，可全双工，结构上一般由波特率产生器、UART/USART发送器、UART/USART接收器组成，硬件上两线，一收一发。

二、I2C（IIC）

双向、两线、串行、多主控接口标准。速率不快，半双工，同步接口，具有总线仲裁机制，非常适合器件间近距离经常性数据通信，可实现设备组网。

总线仲裁：线与，谁发0就仲裁成功。

三、SPI

高速同步串行口，高速，可全双工，收发独立，同步接口，可实现多个SPI设备互联，硬件3~4线；也是所有基于SPI的设备公共有的，他们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。

四、USB

高速同步串行口，高速，可全双工，由主机、hub、设备组成。设备可以与下级的hub相连构成星型结构。一条USB的传输线分别由地线、电源线、D+、D-四条线构成，D+、D-是差分输入线，它使用的是3.3V的电压。数据在USB线里传送是由低位到高位发送的。

五、CAN

采用双线传输，两根导线分别作为CAN_H、CAN_L，并在终端配备有120Ω的电阻。收到总线信号时，CAN收发器将信号电平转化为逻辑状态，即CAN_H与CAN_L电平相减后，得到一个插值电平。各种干扰在两根导线上的作用相同，相减后的插值电平可以滤过这些干扰。

六、DMA

DMA是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术。这样数据的传送速度就取决于存储器和外设工作速度。

通常系统总线是由CPU管理的，在DMA方式时，就希望CPU把这些总线让出来，即CPU连到这些总线上的线处于第三态（高阻状态），而由DMA控制器接管，控制传送的字节数，判断DMA是否结束，以及发出DMA结束信号。