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单片机常用通信总线解析：UART、I2C、SPI、CAN

1. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）

特点：
  • 通信方式：异步串行通信
  • 连接线数：两条（TX传输线，RX接收线）
  • 时钟信号：不需要，双方通过预设波特率同步
  • 全/半双工：全双工（可以同时发送和接收数据）
  • 应用场景：短距离、低速率数据传输
  • 优点：简单易用，硬件资源占用少
  • 缺点：传输速率较低，实时性较差
    • 例子：
  • 通俗例子：像是对讲机，两个人通过预定好的频率互相对话。
  • 实际应用：电脑通过USB连接Arduino进行数据传输。

    • 2. I2C（Inter-Integrated Circuit）

    特点：
  • 通信方式：同步串行通信
  • 连接线数：两条（SDA数据线，SCL时钟线）
  • 多设备支持：支持多主多从通信，每个设备有唯一地址
  • 时钟信号：主设备生成时钟信号
  • 全/半双工：半双工（同一时间只能一个方向传输数据）
  • 应用场景：连接多个低速外围设备
  • 优点：引脚少，支持多个设备，电路简单，易扩展
  • 缺点：传输速率较低（最大400kHz），抗干扰能力较弱
    • 例子：
  • 通俗例子：像一个老师（主设备）和多个学生（从设备），老师提问，指定学生回答。
  • 实际应用：智能手表中的传感器和主控制器之间的通信。

    • 3. SPI（Serial Peripheral Interface）

    特点：
  • 通信方式：同步串行通信
  • 连接线数：四条（MISO、MOSI、SCK、SS）
  • 多设备支持：通过片选线连接多个从设备，但同时只能一个从设备通信
  • 时钟信号：主设备生成时钟信号
  • 全/半双工：全双工（可以同时发送和接收数据）
  • 应用场景：高速数据传输
  • 优点：传输速率高（可达几十MHz），实时性好，全双工通信
  • 缺点：需要更多引脚，每增加一个从设备需要增加片选线，电路复杂度增加
    • 例子：
  • 通俗例子：像一个主持人（主设备）和多个嘉宾（从设备），主持人控制时钟，按顺序与嘉宾对话。
  • 实际应用：数码相机中的SD卡和主控制器之间的数据传输。

    • 4. CAN（Controller Area Network）

    特点：
  • 通信方式：多主通信协议
  • 连接线数：两条（CAN_H，CAN_L）
  • 多设备支持：支持多个节点的实时数据交换和错误处理
  • 时钟信号：无需独立时钟信号，内置同步机制
  • 全/半双工：半双工（同一时间只能一个方向传输数据）
  • 应用场景：高可靠性和实时性需求的场合
  • 优点：抗干扰能力强，支持多节点通信，可靠性高
  • 缺点：硬件实现复杂，成本较高
    • 例子：
  • 通俗例子：像一个大型会议，每个人（设备）都有机会发言，其他人都能听到，按照优先级发言。
  • 实际应用：汽车中的电子控制单元（ECU）之间的通信。

    • 作者：深泓点

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