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单片机中各种通信方式有哪几种?
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单片机
中各种
通信
方式有哪几种?
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(1)
徐娟
2021-12-8 11:08:04
一、单片机中各种通信方式的分类
根据发送方式的不同,通信方式可分为
串行通信
和
并行通信
两种,单片几种常用的
串行通信
有
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口)
等。
其中,
串行通信
又可有几种不同的分类:
根据数据传送方向,可将
串行通信
分为
单工、半双工、全双工
三类;
根据数据分段方式的不同,可将
串行通信
分为
同步、异步
两类。
1. 串行通信中的单工、半双工、全双工
对于单工、半双工、全双工的概念解释,网上有很多,也很好理解,本文不再赘述。读者可参考CSDN博主【Ruo_Xiao】的博客:
单工、半双工和全双工的区别
。
本文在这里只放出三张图,以粗略解释其概念:
左图:单工
中图:半双工
右图:全双工
在单片机常用的
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口)
中,单总线和I2C是
半双工
,SPI和UART是
全双工
。
2.串行通信中的同步和异步
同步传输
:接发双方一定有一个共用的
同步时钟
,它规定着每个信号持续多久后就进入下一个信号。就像两个人的手表,以秒为单位在行进,若说话者一秒说一个字,倾听者一秒听一个字,就不会出错;如果说话者一秒说一个字,倾听者两秒才听一个字,那么后者就会对信号解析错误。
异步传输
:异步传输的接发双方
没有同步时钟
,但要规定相同的
波特率
,也就是规定一个信号持续的时长,这样接收方就能按时长来拆分信号,实际上与同步时钟的原理差不多。另外,异步传输的双方也会商量好相同的起始位、终止位、校验位等。
3. 单片机中的串行通信方式分类表
根据以上串行通信的
两种
不同分类方式(
单工/半双工/全双工、同步/异步),我们把单片机中的
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART**总结如下:
[tr]通信方式所需线束单/半/全同/异[/tr]
UART
TXD、RXD、GND
全双工
异步
单总线(1-wire)
DQ:发送/接收端
半双工
异步
SPI
SCK:同步时钟、MISO:主机输入/从机输出、MOSI:主机输出/从机输入
全双工
同步
I2C
SCL:同步时钟、SDA:数据输入/输出
半双工
同步
根据上表可以看出,半双工的通讯方式往往只有一根线,既用来发送、也用来接收;全双工有两根线,一根用来发送,另一根用来接收;
同步的通讯方式往往有一根同步时钟线;异步却没有。
二、RS232转换器
在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,RS232的作用就是使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS232是一种通讯协议,根据这种协议设计的连接头叫做DB9,DB9共有9个针头,如下图所示:
虽然它也有负责发送、接收的针头,但不能直接把串口的发送、接收针头接上来,而也要通过DB9母口来进行对接,否则会因电压不同导致不可预测的后果。
三、 UART串口内部结构示意图
UART串口的内部结构并不复杂,但要细究起来,东西也很多,博主在这里根据
正点原子
的课程,把其内部结构大致分为几块,标在下图:
串口内部在发送端和接收端都有
发送/接收缓冲器
和
发送/接收寄存器
;
且有一个公共的
控制波特率
的时钟信号发送器;
以及一些控制
中断、标志位等
的寄存器。
一、单片机中各种通信方式的分类
根据发送方式的不同,通信方式可分为
串行通信
和
并行通信
两种,单片几种常用的
串行通信
有
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口)
等。
其中,
串行通信
又可有几种不同的分类:
根据数据传送方向,可将
串行通信
分为
单工、半双工、全双工
三类;
根据数据分段方式的不同,可将
串行通信
分为
同步、异步
两类。
1. 串行通信中的单工、半双工、全双工
对于单工、半双工、全双工的概念解释,网上有很多,也很好理解,本文不再赘述。读者可参考CSDN博主【Ruo_Xiao】的博客:
单工、半双工和全双工的区别
。
本文在这里只放出三张图,以粗略解释其概念:
左图:单工
中图:半双工
右图:全双工
在单片机常用的
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口)
中,单总线和I2C是
半双工
,SPI和UART是
全双工
。
2.串行通信中的同步和异步
同步传输
:接发双方一定有一个共用的
同步时钟
,它规定着每个信号持续多久后就进入下一个信号。就像两个人的手表,以秒为单位在行进,若说话者一秒说一个字,倾听者一秒听一个字,就不会出错;如果说话者一秒说一个字,倾听者两秒才听一个字,那么后者就会对信号解析错误。
异步传输
:异步传输的接发双方
没有同步时钟
,但要规定相同的
波特率
,也就是规定一个信号持续的时长,这样接收方就能按时长来拆分信号,实际上与同步时钟的原理差不多。另外,异步传输的双方也会商量好相同的起始位、终止位、校验位等。
3. 单片机中的串行通信方式分类表
根据以上串行通信的
两种
不同分类方式(
单工/半双工/全双工、同步/异步),我们把单片机中的
SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART**总结如下:
[tr]通信方式所需线束单/半/全同/异[/tr]
UART
TXD、RXD、GND
全双工
异步
单总线(1-wire)
DQ:发送/接收端
半双工
异步
SPI
SCK:同步时钟、MISO:主机输入/从机输出、MOSI:主机输出/从机输入
全双工
同步
I2C
SCL:同步时钟、SDA:数据输入/输出
半双工
同步
根据上表可以看出,半双工的通讯方式往往只有一根线,既用来发送、也用来接收;全双工有两根线,一根用来发送,另一根用来接收;
同步的通讯方式往往有一根同步时钟线;异步却没有。
二、RS232转换器
在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,RS232的作用就是使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS232是一种通讯协议,根据这种协议设计的连接头叫做DB9,DB9共有9个针头,如下图所示:
虽然它也有负责发送、接收的针头,但不能直接把串口的发送、接收针头接上来,而也要通过DB9母口来进行对接,否则会因电压不同导致不可预测的后果。
三、 UART串口内部结构示意图
UART串口的内部结构并不复杂,但要细究起来,东西也很多,博主在这里根据
正点原子
的课程,把其内部结构大致分为几块,标在下图:
串口内部在发送端和接收端都有
发送/接收缓冲器
和
发送/接收寄存器
;
且有一个公共的
控制波特率
的时钟信号发送器;
以及一些控制
中断、标志位等
的寄存器。
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