嵌入式系统中的常用总线协议讲解包括（UART、IIC、SPI等

UART

1：UART有三根线RX、TX、GND（GND 的作用是提供一个共同的电位参考，确保发送和接收的信号能够正确地解析），由于没有时钟线所以是异步的，但是有收发两根数据线所以是串行全双工（收的同时也可以发）的，所以UART是串行异步全双工通信；

2：波特率主要有9600、115200单位是bit/s；

3：空闲状态下两根数据线必须是高电平，起始为低电平，结束为高电平，与SPI和IIC相反UART先发送LSB再发送MSB；

4：UART帧格式如下，一次发送一帧，一帧最多传送1B（8bits）数据（由于UART是异步的，两边时钟不同步可能会导致累积误差，因此一次只发一帧），一帧包含了1bit起始位，5-8bit数据位，1bit校验位，1/1.5/2bit停止位；校验位一般是奇偶校验（一般是数据位1的个数,0/1代表偶数可以编程决定），注意：奇偶校验只能检测错误但不能修正；

6：硬件连接需要注意交叉连接即RX接TX，TX接RX

RS232

1：将UART电平进行转换为 232电平即可，逻辑0：3~15V 逻辑1：-15~-3V；

2：无法消除共模干扰因此仅15M距离;

RS485

1：采用标准差分信号，具有较强的抗干扰能力，传输距离可达1200M;

2：两根线AB，A比B搞200mv为1，B比A高为0，两线之间有电阻Rt，主要是为了消除阻抗匹配造成的反射干扰；

3：采用主从式，轮巡的方式，主机逐一向从机寻址，当从机与主机发送的地址一致时，才建立通信（与IIC类似）。

IIC

1:总共两根线SCL（时钟线）、SDA（数据线）；因为有时钟线所以是同步的，数据线仅一根因此为串行且是半双工的（两边不能同时在一根线上传送数据），故IIC是同步串行半双工（接收数据的同时不能发送数据）通信；

2：IIC的通信速率标准模式100Kb/s,快速模式400Kb/s,高速模式3.4Mb/s;

3：SCL（主机发出）和SDA（双向）在空闲状态下均是高电平，这样的话才能实现线与（全高才高，有低就低）；同时因为iic设备引脚采用开漏输出结构（若使用推挽结构则只有高电平和低电平两种状态，一边高电平另一边低电平会导致短路），只有低电平和高阻状态，因此需要上拉电阻（3K-10K）来维持高电平；

4：IIC启动和停止条件（S/P）

启动：SCL为高电平时，SDA由高变低

停止：SCL为高电平时，SDA由低变高

注意：传输数据时，SCL为高电平，SDA保持不变，只能主机发S/P

5：数据传输格式

1：先传送高字节（MSB），在再传送低字节（LSB）

2：低电平发数据，高电平读数据

6：传输过程

1）主机发送启动信号;

2）主机发送一个Byte（其中前7为从机的设备地址，后面一位表示的是读还是写（0：主->从（主机写），1：从->主（主机读）））R/W信号决定了谁是发送器/接收器（除非再次发送启动信号，否则发送器、接收器不会改变）

3）从机发送响应信号ACK（一字节一应答）

4）发送器发送1Byte

5）接收器发送ACK

6）4、5循环

7）主机发送停止信号

7：传输时序

主机向从机发送数据：

主机从从机读数据：

主机先向从机写，再从从机读（最常用-读取寄存器内容）

1）主机先发送启动信号拿到总线控制权；

2）发送1Byte数据其中前7为从机的设备地址，后面一位0表示主机写，也就是主机为发送方，从机为接收方；

3）接收方发送应答信号；

4）发送方发送给八位数据（寄存器的地址）；

5）接收方发送ACK（0收到，1未收到）；

6）主机发送启动信号（重新开始一次通信，此时不发送P，因为怕被其他主机抢走总线控制权）；

7）发送1Byte数据（从机地址+1-主机读）主机为接收方，从机为发送方；

8）从机应答；

9）发送方发送数据（寄存器内容）；

10）主机回复（应答，不应答）；

11）主机发送停止信号；

8：总线仲裁-低电平优先

总线上可能会有多个主机，这时候就需要总线仲裁：

1）在时钟信号的第一个周期，三个设备同时发送了起始信号来请求总线的控制权，此时均发送1，这时由于线与，SDA上的电平为高；

2）第二个周期三个设备均发送高电平，此时SDA为高；

3）第三个周期均发送低电平，SDA为低；

4）第四个周期AB发送高，而C发送低，由于线与SDA为低，此时C获胜，获得总线控制权。

9：I2cdetect

语法i2cdetect [-y][-a][-q|-r]i2cbus [first last]

参数

y：关闭交互模式，使用该参数时，不会提示警告信息。

a：扫描总线上的所有设备

q：使用SMBus的“quick write”命令进行检测，不建议使用该参数

r：使用SMBus的“receive byte”命令进行检测，不建议使用该参数

i2cbus：指定i2c总线的编号

first、last：扫描的地址范围

返回值

'-'：表示该地址被检测，但是没有芯片应答

'UU'：表示该地址当前由内核驱动程序使用

'**'：** 表示以16进制表示的设备地址编号，如“68”

SPI

1：总共4根线，SCLK（同步），MOSI、MISO数据线（两根所以串行全双工），CE片选线，因此为同步串行全双工通信；

2：SPI的速率为10M-50Mb/s;

3：SPI一般不允许多主机，通信的启动和停止均由主机决定；

4：时序图如下，由于不同厂家的SPI设备的极性（CPOL）和相位（CPHA）各不相同，所以主机的极性和相位是可以调节的，故有四种模式；其中极性表示的是SCl空闲的时候是什么状态，cpol为0是，scl空闲为低电平，反之为高电平；CPHA=0表示SCL周期的第一个时钟沿（上升沿或下降沿）进行数据采样（读数据），CPHA=1表示SCL周期的第二个时钟沿进行数据采样（读数据）。

CPOL=0 CPHA=0表示SCL空闲状态为低电平（此时第一个时钟周期为上升沿），在上升沿读数据，下降沿发数据

CPOL=0 CPHA=1表示SCL空闲状态为低电平（此时第一个时钟周期为上升沿），在上升沿发数据，下降沿读数据

CPOL=1 CPHA=0表示SCL空闲状态为高电平（此时第一个时钟周期为下降沿），在下降沿读数据，上升沿发数据

CPOL=1 CPHA=1表示SCL空闲状态为高电平（此时第一个时钟周期为下降沿），在上升沿读数据，下降沿发数据

5：SPI无需应答，因此发完1B就可以再发1B，速度更快；

6：SPI和IIC的异同点

相同点：

1）均是串行、同步；

2）均采用TTL电平（高低电平区分0、1），故传输距离较短；

3）均采用主从模式。

不同点：

1）IIC半双工，SPI全双工；

2）IIC收到1B就要应答，SPI不用

3）IIC启动通信需要发送1B地址进行寻址，SPI使用CE进行片选；

4）SPI的极性和相位可以调节，IIC固定

usb

1：即插即用、热插拔；

2：采用主从方式，主机负责管理所有设备的连接与删除、发起结束通信；

3：USB2.0 60MB/s USB3.0 640MB/s;

4：USB理论可以接127个USB设备，独立供电5V 500mA

5：采用翻转不归零NRZI进行编码，电平保持为1，电平翻转为0；

可以这么理解，通过电平去推理编码，

6：USB总共四根线 VCC、GND、D+、D-，D+ D-为一对差分线，因此为半双工异步串行