SPI、I2C、UART和CAN总线的介绍

今天来介绍几种常用的总线，SPI，I2C，UART，CAN

先介绍下单工，半双工和全双工概念

单工通信：只支持一个方向的数据传输(比如BB机)

半双工通信：支持双向通信，但是在同一时刻只能向一个方向进行数据传输，(比如对讲机)

全双工通信：双向通信，收发时互不影响，可同时进行,(比如电话)

SPI

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种串行，全双工，同步的通信总线。

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线。它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；

（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；

（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

I2C

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行半双工总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

I2C的工作原理主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。

I2C需要2根线，SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）。这两跟线都是双向I/O线，接口电路为开漏输出．需通过上拉电阻接电源VCC．当总线空闲时．两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏电路．在总线上消耗的电流很小，因此，总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定，因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容．而线路中电容会影响总线传输速度．当电容过大时，有可能造成传输错误．所以，其负载能力为400pF，因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量

UART

UART是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

UART有2根线，TX和RX，接法是交叉接的，就是设备1的TX接到设备2的RX，设备1的RX接到设备2的TX，这样才能正常通信。

CAN

CAN是控制器域网 (Controller Area Network)。是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO11898）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN总线有2根线，CAN_H和CAN_L。CAN需要接终端电阻，保证CAN网络物理上最远的两个节点有120Ω的终端电阻。