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单片机常用的通讯协议都有什么

1.概要

2.内容

单片机常用的通讯协议主要有以下几种：

  1. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）

  2. 定义：通用异步收发器，是一种异步串行通信接口。
  3. 特点：
  4. 异步通信，双方需约定相同的波特率。
  5. 全双工操作，支持同时发送和接收数据。
  6. 硬件上只需两根线，一收一发，实现简单，成本低廉。
  7. 传输速率不高，传输距离有限，适合短距离、低速率的通信场景。
  8. 应用：常用于单片机与其他设备（如GPS模块、蓝牙模块）之间的通信。

  9. I2C（Inter-Integrated Circuit）

  10. 定义：一种多主控、多从属架构的同步串行通信总线。
  11. 特点：
  12. 同步通信，具有总线仲裁机制，支持多设备连接。
  13. 半双工操作，只需两根线（SDA数据线、SCL时钟线）。
  14. 每个设备都有一个唯一的地址，主机通过地址访问从设备。
  15. 传输速率不高，适合短距离、低速率的通信场景。
  16. 应用：常用于连接多个低速外设，如传感器（温湿度传感器、光传感器）、实时钟芯片等。

  17. SPI（Serial Peripheral Interface）

  18. 定义：串行外设接口，是一种高速全双工同步串行通信接口。
  19. 特点：
  20. 同步通信，全双工操作，收发独立。
  21. 硬件上需要四根线（MOSI主出从入、MISO主入从出、SCK时钟线、CS片选线）。
  22. 速度快，适合高速数据传输，可达数十MHz。
  23. 传输延迟低，实时性好。
  24. 应用：常用于单片机与外围设备（如EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等）之间的通信。

  25. CAN（Controller Area Network）

  26. 定义：控制器局域网，是一种基于信号优先级的多主机协议。
  27. 特点：
  28. 支持多主多从架构，节点可以通过竞争式访问机制共享同一物理介质。
  29. 强大的错误检测机制，能够在出现故障时自动重发。
  30. 实时性强，抗干扰能力强，适合恶劣环境下的实时应用。
  31. 应用：广泛应用于汽车内部网络、工业自动化控制系统等领域。

  32. USB（Universal Serial Bus）

  33. 定义：通用串行总线，是一种快速的串行通信协议。
  34. 特点：
  35. 高速同步串行口，支持全双工通信。
  36. 由主机、hub、设备组成，支持热插拔和设备电源管理。
  37. 使用四条线（VCC电源线、GND地线、D+和D-数据线），标准化程度高。
  38. 应用：常用于计算机与打印机、鼠标、键盘等外设的连接，以及USB闪存驱动器的数据传输。

  39. RS-232

  40. 定义：推荐标准232，是一种串行通信协议。
  41. 特点：
  42. 异步通信，采用电平变化来表示数据。
  43. 一般使用25针或9针连接器，硬件实现简单。
  44. 限于点对点连接，不支持多设备间的通信。
  45. 传输距离有限，一般不超过15米。
  46. 应用：常用于老式调制解调器与计算机的连接，以及串口打印机与PC之间的通信。

  47. RS-485

  48. 定义：推荐标准485，是一种差分串行通信协议。
  49. 特点：
  50. 采用差分信号传输，抗干扰能力强。
  51. 支持多点通信，最多可连接32个节点。
  52. 适合长距离传输，传输距离可达1200米。
  53. 应用：常用于工业控制和监控系统中的远程传感器、楼宇自动化系统中的设备互联。

此外，还有一些其他通信协议在单片机领域也有一定的应用，如DMA（直接内存访问）技术，它允许外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据，提高数据传输速度。

总结：

单片机常用的通讯协议各有特点，适用于不同的应用场景。在选择通信协议时，需要根据实际需求和系统条件进行综合考虑，以实现最佳的单片机通信效果。

3.关联链接

关于嵌入式开发的一些通讯协议_嵌入式开发中通信协议网页管理-CSDN博客

4.关联知识 

1.UART通讯协议应用举例 

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）通讯协议在多个领域有着广泛的应用。以下是几个具体的应用举例：

1. 嵌入式系统

在嵌入式系统中，UART通讯协议常用于与外部设备进行通信，如传感器、执行器、显示器等。通过UART接口，嵌入式系统可以接收外部设备的数据输入，并向外部设备发送控制指令。例如，一个基于单片机的智能家居控制器，可以通过UART接口与温度传感器、湿度传感器、光照传感器等设备进行数据传输，从而实现对家居环境的实时监测和控制。

2. 智能家居

在智能家居系统中，UART通讯协议也扮演着重要角色。智能设备之间常常需要通过UART接口进行数据传输和控制。例如，智能音箱可以通过UART接口与智能电视、智能灯具等设备进行连接，实现语音控制、状态同步等功能。此外，智能家居中的网关设备也常使用UART接口与各种智能设备进行通信，以实现集中管理和控制。

3. 工业自动化

在工业自动化系统中，UART通讯协议常用于工业设备之间的通信。例如，PLC（可编程逻辑控制器）可以通过UART接口与传感器、执行器、人机界面等设备进行数据传输和控制。这种通信方式具有简单、可靠、成本低廉等优点，非常适合在工业自动化环境中使用。

4. 车载电子

在车载电子系统中，UART通讯协议也常用于车载设备之间的通信。例如，车载导航系统可以通过UART接口与车载音响、车载显示器、车载摄像头等设备进行数据传输和控制。这有助于实现车载设备的互联互通，提高驾驶体验和行车安全。

5. 物联网

在物联网中，UART通讯协议也发挥着重要作用。物联网设备常常需要通过UART接口与传感器、执行器、云平台等设备进行数据传输和控制。例如，一个基于单片机的物联网终端可以通过UART接口与各种传感器（如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等）进行连接，将采集到的数据发送到云平台进行处理和分析。同时，云平台也可以通过UART接口向物联网终端发送控制指令，实现远程监测和控制。

6. 调试与开发

在单片机的调试与开发过程中，UART通讯协议也经常被用于与计算机进行通信。例如，开发者可以通过UART接口将程序下载到单片机中，或者通过UART接口将单片机的运行状态和调试信息发送到计算机上进行显示和分析。这有助于开发者更快地定位和解决问题，提高开发效率。

7. 无线通信扩展

随着无线通信技术的快速发展，无线UART（如Bluetooth Low Energy、Zigbee等）也逐渐成为一种趋势。无线UART能够在不受线缆限制的情况下实现设备之间的通信，为更多应用场景提供了便利和灵活性。例如，一个基于单片机的无线传感器网络可以通过无线UART协议与网关设备进行通信，实现数据的远程传输和处理。

8. 简单的板内通讯

在单片机系统中，UART通讯协议还可以用于板内通讯。例如，单片机内部的各个模块之间可以通过UART接口进行数据传输和控制。这种通信方式具有简单、可靠、速度快等优点，非常适合在单片机系统中使用。

概括来说，UART通讯协议在多个领域都有着广泛的应用。通过UART接口，各种设备之间可以实现简单、可靠、成本低廉的通信，为我们的生活和工作带来了诸多便利。

2.UART通讯控制编码举例 

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）通讯控制编码涉及数据的传输格式。在UART通信中，一帧数据通常由起始位、数据位、校验位和停止位组成。以下是一个UART通讯控制编码的举例：

数据帧格式

  1. 起始位：

  2. 作用：表示一帧数据的开始。
  3. 位数：通常为1位。
  4. 电平：低电平（逻辑0）。

  5. 数据位：

  6. 作用：表示要传输的数据。
  7. 位数：通常为5位、6位、7位或8位。在大多数应用中，8位数据位最为常见。
  8. 传输顺序：先发送最低位，最后发送最高位。

  9. 校验位：

  10. 作用：用于检查数据传输的正确性。
  11. 位数：通常为1位。
  12. 类型：
  13. 无校验（No Parity）：不添加校验位。
  14. 奇校验（Odd Parity）：如果数据位中“1”的数目是偶数，则校验位为“1”；如果“1”的数目是奇数，校验位为“0”。
  15. 偶校验（Even Parity）：如果数据位中“1”的数目是偶数，则校验位为“0”；如果“1”的数目是奇数，校验位为“1”。
  16. 其他校验方式：如Mark Parity（校验位始终为1）、Space Parity（校验位始终为0）等，但应用较少。

  17. 停止位：

  18. 作用：表示一帧数据的结束。
  19. 位数：通常为1位、1.5位或2位。1位停止位最为常见。
  20. 电平：高电平（逻辑1）。

举例

假设使用UART通信传输一个字符“A”（ASCII码为65，二进制表示为01000001），并且采用以下通信参数：

  • 波特率：9600
  • 数据位：8位
  • 校验位：无校验
  • 停止位：1位

    • 则一帧数据的传输格式如下：

    1. 起始位：低电平（逻辑0）
    2. 数据位：01000001（从最低位到最高位依次发送）
    3. 校验位：无（因为选择了无校验）
    4. 停止位：高电平（逻辑1）

    在接收端，UART控制器会检测起始位，然后开始接收数据位。接收完数据位后，如果没有校验位，则直接检测停止位。如果所有数据位和停止位都正确接收，则认为这一帧数据是有效的。

    注意事项

    1. 波特率：通信双方必须约定相同的波特率，以确保数据的正确传输。
    2. 数据位：数据位的长度也需要在通信双方之间达成一致。
    3. 校验位：如果有校验位，则校验位的方式（奇校验、偶校验等）也需要在通信双方之间达成一致。
    4. 停止位：停止位的位数也需要在通信双方之间达成一致。

    通过以上设置，UART通信可以在不同的设备之间实现可靠的数据传输。

    3.UART发送0013个字节的数据，高低电平转换成0和1，是通过时间周期区分的吗 

    UART发送0013个字节的数据时，高低电平转换成0和1，并不是直接通过时间周期区分的，而是通过波特率来确定的。

    UART（通用异步收发器）通信协议是一种异步串行通信协议，它使用高低电平来表示数据位。在UART通信中，每个数据位（0或1）的持续时间是由波特率决定的。波特率是指每秒传输的二进制位数（bit per second, bps）。例如，如果波特率为9600，则意味着每秒可以传输9600个数据位。

    具体来说，当UART发送一个数据位时，它会将传输线（通常是TXD引脚）的电平设置为高（逻辑1）或低（逻辑0），并保持一段时间。这个时间长度就是波特率的倒数。例如，对于9600波特率，每个数据位的持续时间为1/9600秒，即约104微秒。

    在UART通信中，起始位、数据位、校验位（如果有的话）和停止位都是按照这种时间长度来发送的。起始位是一个低电平信号，用于指示数据传输的开始。数据位按照从最低有效位到最高有效位的顺序依次发送。停止位是一个高电平信号，用于指示数据传输的结束。

    对于发送0013个字节的数据（假设每个字节为8位数据位，无校验位，1位停止位），UART发送器会按照以下顺序发送数据：

    1. 起始位：低电平信号，持续1个时间周期（由波特率决定）。

    2. 数据位：

    3. 第一个字节（0013的十六进制为0x13，二进制为00010011）：
    4. 最低有效位（0）：低电平信号，持续1个时间周期。
    5. 次低有效位（0）：低电平信号，持续1个时间周期。
    6. 接下来是1（高电平信号，持续1个时间周期）和0（低电平信号，持续1个时间周期），以此类推。
    7. 第二个字节（假设也为某个值，例如0x45，二进制为01000101）：
    8. 发送方式与第一个字节相同。

    9. 停止位：高电平信号，持续1个或2个时间周期（具体取决于通信协议的设置）。

    因此，高低电平转换成0和1，并不是直接通过时间周期区分的，而是通过波特率来确定的。每个数据位的持续时间由波特率决定，而数据位的高低电平则代表不同的二进制值（0或1）。

     

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